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DE102019111079A1 - CMOS-compatible isolation leak enhancement for gallium nitride transistors - Google Patents

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DE102019111079A1
DE102019111079A1 DE102019111079.3A DE102019111079A DE102019111079A1 DE 102019111079 A1 DE102019111079 A1 DE 102019111079A1 DE 102019111079 A DE102019111079 A DE 102019111079A DE 102019111079 A1 DE102019111079 A1 DE 102019111079A1
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DE
Germany
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iii
transistor
substrate
source
integrated circuit
Prior art date
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Application number
DE102019111079.3A
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German (de)
Inventor
Marko Radosavljevic
Sansaptak DASGUPTA
Han Wui Then
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Intel Corp
Original Assignee
Intel Corp
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Publication date
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Abstract

Eine integrierte Schaltungsstruktur umfasst ein Siliziumsubstrat und ein III-Nitrid- (III-N-) Substrat über dem Siliziumsubstrat. Ein erster III-N-Transistor und ein zweiter III-N-Transistor sind auf dem III-N-Substrat. Eine Isolatorstruktur ist in dem III-N-Substrat zwischen dem ersten III-N-Transistor und dem zweiten III-N gebildet, wobei die Isolatorstruktur eines umfasst von: einen flachen Graben, der mit einem Oxid, Nitrid oder Low-K-Dielektrikum gefüllt ist; oder einen ersten Zwischenraum benachbart zu dem ersten III-N-Transistor und einen zweiten Zwischenraum benachbart zu dem zweiten III-N-Transistor.An integrated circuit structure includes a silicon substrate and a III-nitride (III-N) substrate over the silicon substrate. A first III-N transistor and a second III-N transistor are on the III-N substrate. An insulator structure is formed in the III-N substrate between the first III-N transistor and the second III-N, the insulator structure comprising one of: a shallow trench filled with an oxide, nitride, or low-K dielectric is; or a first gap adjacent to the first III-N transistor and a second gap adjacent to the second III-N transistor.

Description

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA

Ausführungsbeispiele der Offenbarung befinden sich auf dem Gebiet von integrierten Schaltungsstrukturen und insbesondere CMOS-kompatiblen Isolationsleckverbesserungen bei Galliumnitrid- (GaN-) Transistoren.Embodiments of the disclosure are in the field of integrated circuit structures, and more particularly, CMOS-compatible isolation leakage enhancements in gallium nitride (GaN) transistors.

HINTERGRUNDBACKGROUND

Systeme auf einem Chip (SOC) wurden in den letzten Jahrzehnten in einer Reihe von Kapazitäten implementiert. SOC-Lösungen bieten den Vorteil der Skalierung, die durch die Integration von Komponenten auf Platinenebene nicht erreicht werden kann. Während analoge und digitale Schaltungen seit langem auf einem selben Substrat integriert sind, um eine Form von SOC bereitzustellen, die gemischte Signalfähigkeiten bereitstellt, bleiben SOC-Lösungen für mobile Rechenplattformen, wie z.B. Smartphones und Tablets, schwer fassbar, da diese Vorrichtungen üblicherweise Komponenten umfassen, die mit zwei oder mehr von Hochspannung, Hochleistung und Hochfrequenz arbeiten. Somit verwenden herkömmliche mobile Rechenplattformen üblicherweise Verbundhalbleiter der Gruppe III-V, wie beispielsweise GaAs-Heteroübergang-Bipolartransistoren (HBTs; heterojunction bipolar transistors), um eine ausreichende Leistungsverstärkung bei GHz-Trägerfrequenzen zu erzeugen, und lateral diffundierte Silizium-MOS- (LDMOS; laterally diffused silicon MOS) Technologie, um die Spannungswandlung und Leistungsverteilung zu verwalten (Batteriespannungsregelung einschließlich Aufwärts- und/oder Abwärts-Spannungswandlung, etc.). Herkömmliche Silizium-Feldeffekttransistoren, die CMOS-Technologie implementieren, sind dann eine dritte Vorrichtungstechnologie, die für Logik- und Steuerungsfunktionen innerhalb einer mobilen Rechenplattform verwendet wird.Systems on a chip (SOC) have been implemented in a number of capacities over the last decades. SOC solutions offer the benefit of scaling, which can not be achieved by integrating board-level components. While analog and digital circuits have long been integrated on a same substrate to provide a form of SOC that provides mixed signal capabilities, SOC solutions remain for mobile computing platforms such as mobile computing platforms. Smartphones and tablets, elusive because these devices typically include components that operate with two or more of high voltage, high power and high frequency. Thus, conventional mobile computing platforms typically use Group III-V compound semiconductors, such as GaAs heterojunction bipolar transistors (HBTs), to produce sufficient power gain at GHz carrier frequencies, and laterally diffused silicon MOS (LDMOS) devices diffused silicon MOS) technology to manage voltage conversion and power distribution (battery voltage regulation including up and / or down voltage conversion, etc.). Conventional silicon field effect transistors implementing CMOS technology are then a third device technology used for logic and control functions within a mobile computing platform.

Die Mehrzahl der in einer mobilen Rechenplattform verwendeten Transistor-Technologien begrenzt die Skalierbarkeit der Vorrichtung als Ganzes und ist daher ein Hindernis für größere Funktionalität, höhere Integrationsgrade, niedrigere Kosten und kleinere Formfaktoren usw. Während eine SOC-Lösung für den mobilen Rechenraum, die zwei oder mehr dieser drei Vorrichtungstechnologien integrieren würde, daher attraktiv ist, ist ein Hindernis für eine SOC-Lösung das Fehlen einer skalierbaren Transistortechnologie, die sowohl eine ausreichende Geschwindigkeit (d.h. Cutoff-Frequenz Ft mit ausreichend hoher Verstärkung) als auch eine ausreichend hohe Durchbruchspannung (BV) aufweist.The majority of transistor technologies used in a mobile computing platform limit the scalability of the device as a whole, and therefore is an obstacle to greater functionality, higher levels of integration, lower cost, and smaller form factors, etc. While one SOC solution for the mobile computing space, the two or three Therefore, an obstruction to an SOC solution is the lack of scalable transistor technology that has both a sufficient speed (ie, sufficiently high gain cutoff frequency F t ) and a sufficiently high breakdown voltage (BV ) having.

Eine vielversprechende Transistortechnologie basiert auf Gruppe III-Nitriden (III-N). Diese Transistortechnologie hat jedoch grundlegende Schwierigkeiten bei der Skalierung auf Merkmalsgrößen (z.B. Gate-Länge) von weniger als 100 nm, wo die parasitäre Kapazität zwischen benachbarten III-N-Transistoren aufgrund ihrer Nähe zueinander schwer zu steuern wird. Frühere Forschungstechniken der Universität isolieren benachbarte III-N-Transistoren nur unter Verwendung eines mit Luft gefüllten Raums, wobei kein Material absichtlich zwischen den benachbarten Bauelementen abgeschieden wird. Allerdings werden Materialien zwischen benachbarten Transistoren benötigt, um komplexe integrierte Schaltungen herzustellen, bei denen eine flache Oberfläche zwischen jeder nachfolgenden Schicht erwünscht ist.A promising transistor technology is based on Group III nitrides (III-N). However, this transistor technology has fundamental difficulties in scaling to feature sizes (e.g., gate length) of less than 100 nm, where the parasitic capacitance between adjacent III-N transistors will be difficult to control due to their proximity to each other. Previous university research techniques isolate adjacent III-N transistors only using an air-filled space, with no material deliberately being deposited between adjacent devices. However, materials between adjacent transistors are needed to make complex integrated circuits in which a flat surface is desired between each subsequent layer.

Figurenlistelist of figures

  • Die 1A und 1B sind Querschnittsdarstellungen einer integrierten Schaltungsstruktur umfassend ein Paar von benachbarten III-N-Transistoren gemäß einem Ausführungsbeispiel.The 1A and 1B 12 are cross-sectional views of an integrated circuit structure including a pair of adjacent III-N transistors according to one embodiment.
  • Die 2A und 2B sind Querschnittsdarstellungen einer integrierten Schaltungsstruktur umfassend ein Paar von benachbarten III-N-Transistoren mit einer verbesserten Isolatorstruktur gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.The 2A and 2 B 12 are cross-sectional views of an integrated circuit structure including a pair of adjacent III-N transistors having an improved insulator structure according to the first embodiment.
  • 3 ist ein Graph, der die Leckverbesserung zwischen einer Struktur darstellt, die einen mit Standardmaterialien gefüllten Graben umfasst. 3 Figure 11 is a graph illustrating the improvement in leakage between a structure comprising a trench filled with standard materials.
  • 4 ist eine Querschnittsdarstellung einer integrierten Schaltungsstruktur umfassend ein Paar von benachbarten III-N-Transistoren mit einer verbesserten Isolatorstruktur gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel. 4 FIG. 15 is a cross-sectional view of an integrated circuit structure including a pair of adjacent III-N transistors having an improved insulator structure according to the second embodiment. FIG.
  • Die 5A-5G sind Diagramme, die Querschnittansichten darstellen, die die Herstellung eines Paares von III-N-Transistoren mit einer flachen Grabenisolationsstruktur gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigen.The 5A-5G 15 are diagrams illustrating cross-sectional views showing the fabrication of a pair of III-N transistors with a shallow trench isolation structure according to the first embodiment.
  • Die 6A-6F sind Diagramme, die Querschnittansichten darstellen, die die Herstellung eines Paares von III-N-Transistoren zeigen, die durch eine Isolationsstruktur getrennt sind, umfassend zumindest zwei Zwischenräume in dem III-N-Substrat und das dielektrische Material, das die zwei Transistoren gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel trennt.The 6A-6F 15 are diagrams illustrating cross-sectional views showing the fabrication of a pair of III-N transistors separated by an isolation structure including at least two gaps in the III-N substrate and the dielectric material comprising the two transistors according to the second Embodiment separates.
  • Die 7A und 7B sind Draufsichten eines Wafers und von Dies, die einen oder mehrere III-N-Transistoren mit CMOS-kompatiblen Isolationsstrukturen gemäß einem oder mehreren hierin offenbarten Ausführungsbeispielen umfassen.The 7A and 7B FIGs. 12 are plan views of a wafer and die including one or more III-N transistors with CMOS-compatible isolation structures in accordance with one or more embodiments disclosed herein.
  • 8 ist eine Querschnitt-Seitenansicht einer Anordnung eines Integrierte-Schaltung- (IC; Integrated Circuit) Bauelements, die einen oder mehrere III-N-Transistoren mit CMOS-kompatiblen Isolationsstrukturen umfassen kann, gemäß einem oder mehreren hierin offenbarten Ausführungsbeispielen. 8th Fig. 12 is a cross-sectional side view of an integrated circuit (IC; Integrated circuit) device that may include one or more III-N transistors with CMOS-compatible isolation structures, according to one or more embodiments disclosed herein.
  • 9 stellt eine Rechenvorrichtung gemäß einer Implementierung der Offenbarung dar. 9 illustrates a computing device according to an implementation of the disclosure.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELEDESCRIPTION OF THE EMBODIMENTS

CMOS-kompatible Isolationsleckverbesserungen bei Galliumnitrid- (GaN-) Transistoren werden beschrieben. In der folgenden Beschreibung werden zahlreiche spezifische Details ausgeführt, wie beispielsweise spezifische Material- und Werkzeugsysteme, um ein tiefgreifendes Verständnis von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung bereitzustellen. Für einen Fachmann auf dem Gebiet ist es offensichtlich, dass Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung ohne diese spezifischen Details ausgeführt werden können. In anderen Fällen werden bekannte Merkmale, wie etwa einfache oder duale Damascene-Verarbeitung, nicht detailliert beschrieben, um die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung nicht unnötigerweise zu verschleiern. Weiterhin wird davon ausgegangen, dass die verschiedenen in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele veranschaulichende Darstellungen sind, und nicht notwendigerweise maßstabsgetreu gezeichnet sind. In einigen Fällen werden verschiedene Operationen wiederum als mehrere diskrete Operationen beschrieben, in einer Weise, die für das Verständnis der vorliegenden Offenbarung am hilfreichsten ist, jedoch sollte die Reihenfolge der Beschreibung nicht so ausgelegt werden, dass sie impliziert, dass diese Operationen zwingend von der Reihenfolge abhängig sind. Insbesondere müssen diese Operationen nicht in der vorliegenden Reihenfolge ausgeführt werden.CMOS-compatible isolation leakage enhancements for gallium nitride (GaN) transistors are described. In the following description, numerous specific details are set forth, such as specific material and tooling systems, to provide a thorough understanding of embodiments of the present disclosure. It will be apparent to those skilled in the art that embodiments of the present disclosure may be practiced without these specific details. In other instances, well-known features, such as simple or dual damascene processing, are not described in detail so as not to unnecessarily obscure the embodiments of the present disclosure. Furthermore, it is believed that the various embodiments shown in the figures are illustrative representations and are not necessarily drawn to scale. In some cases, various operations are again described as multiple discrete operations, in a manner most helpful to understanding the present disclosure, however, the order of the description should not be construed to imply that these operations are necessarily of order are dependent. In particular, these operations do not have to be performed in the given order.

Eine bestimmte Terminologie kann auch in der nachfolgenden Beschreibung ausschließlich zum Zweck der Referenz verwendet werden und soll nicht einschränkend sein. Zum Beispiel beziehen sich Ausdrücke wie „obere“, „untere“ und „über“, „unter“, „unten“ und „oben“ auf Richtungen in den Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. Ausdrücke wie beispielsweise „vorne“, „hinten“, „Rück-“ und „Seiten-“ beschreiben die Ausrichtung und/oder die Position von Abschnitten der Komponente innerhalb eines konsistenten aber beliebigen Bezugsrahmens, der Bezug nehmend auf den Text und die zugeordneten Zeichnungen deutlich gemacht wird, die die erörterte Komponente beschreiben. Eine solche Terminologie kann die Wörter umfassen, die oben spezifisch erwähnt wurden, Ableitungen davon und Wörter ähnlicher Bedeutung.Certain terminology may also be used in the following description solely for purposes of reference and is not intended to be limiting. For example, terms such as "upper," "lower," and "above," "below," "below," and "above" refer to directions in the drawings to which reference is made. Terms such as "front," "back," "back," and "side" clearly describe the orientation and / or position of portions of the component within a consistent but arbitrary frame of reference, with reference to the text and associated drawings that describe the discussed component. Such terminology may include the words specifically mentioned above, derivatives thereof, and words of similar meaning.

Ein oder mehrere der hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele richten sich auf Strukturen und Architekturen zur Herstellung von III-N-Transistoren, wie beispielsweise Galliumnitrid- (GaN-) Transistoren mit verbessertem Isolationslecken in einer Weise, die CMOS-kompatibel ist. Ausführungsbeispiele können einen oder mehrere von III-V-Transistoren, GaN-Transistoren, Isolationsstrukturen, Flachgraben-, Luftzwischenraum- und System-auf-Chip- (SoC-) Technologien und RF-Filter umfassen oder sich darauf beziehen. Ein oder mehrere Ausführungsbeispiele können implementiert sein, um Hoch-Performance-Backend-Transistoren zu realisieren, um die monolithische Integration von Backend-Logik plus Speicher in SoCs zukünftiger Technologieknoten potenziell zu erhöhen.One or more of the embodiments described herein are directed to structures and architectures for fabricating III-N transistors such as gallium nitride (GaN) transistors with improved isolation leakage in a manner that is CMOS compatible. Embodiments may include or refer to one or more of III-V transistors, GaN transistors, isolation structures, shallow trench, air gap and system-on-chip (SoC) technologies, and RF filters. One or more embodiments may be implemented to implement high performance backend transistors to potentially increase the monolithic integration of backend logic plus memory in SoCs of future technology nodes.

Um dies in einen Kontext zu stellen, sind die 1A und 1B Querschnittsdarstellungen einer integrierten Schaltungsstruktur umfassend ein Paar von benachbarten III-N-Transistoren gemäß einem Ausführungsbeispiel. Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst eine Basis der integrierten Schaltungsstruktur 100 ein Siliziumsubstrat 102 und ein III-Nitrid- (III-N-) Substrat 104 über dem Siliziumsubstrat 102. Ein Paar von III-N-Transistoren, wie beispielsweise GaN-Transistoren 106, kann jeweils Source- und Drain- (S/D-) Regionen 108, eine Polarisationsschicht 110 zwischen den S/D-Regionen 108 und eine Gate-Elektrode 112 über der Polarisationsschicht 110 umfassen. Bei einem Ausführungsbeispiel können Abstandhalter 114 auf beiden Seiten der Gate-Elektrode 112 angeordnet sein. Metallisierung oder Kontakte 116 können auf den jeweiligen S/D-Regionen 108 gebildet werden.To put this in context, the 1A and 1B Cross-sectional views of an integrated circuit structure comprising a pair of adjacent III-N transistors according to an embodiment. In an embodiment, a base includes the integrated circuit structure 100 a silicon substrate 102 and a III-nitride (III-N) substrate 104 over the silicon substrate 102 , A pair of III-N transistors, such as GaN transistors 106 , can each have source and drain (S / D) regions 108 , a polarization layer 110 between the S / D regions 108 and a gate electrode 112 over the polarization layer 110 include. In one embodiment, spacers 114 on both sides of the gate electrode 112 be arranged. Metallization or contacts 116 can on the respective S / D regions 108 be formed.

Wie in 1A gezeigt, da die GaN-Transistoren 106 auf Merkmalsgrößen (z.B. Gate-Länge) von weniger als 100 nm skaliert und nur durch ein dielektrisches Material 118 getrennt sind, kann parasitäre Kapazität (ILeak) zwischen den benachbarten GaN-Transistoren 106 aufgrund ihrer Nähe, die schwer zu steuern sein kann, induziert werden.As in 1A shown as the GaN transistors 106 scaled to feature sizes (eg, gate length) of less than 100 nm and only by a dielectric material 118 parasitic capacitance (I leak ) between the adjacent GaN transistors 106 due to their proximity, which can be difficult to control, induced.

1B zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der integrierten Schaltungsstruktur 101, die das dielektrische Material 118 von 1A durch einen mit Luft gefüllten Raum 120 ersetzt, um benachbarte GaN-Transistoren 106 zu isolieren, wobei kein anderes Material absichtlich zwischen den benachbarten Bauelementen abgeschieden wird. Dies scheint jedoch keine praktikable Lösung zu sein, da zum Herstellen vertikal komplexer integrierter Schaltungen eine flache Oberfläche jeder Schicht erforderlich ist, um jede nachfolgende Schicht herzustellen. Die Räume 120 zwischen den GaN-Transistoren 106 erzeugen Löcher in der Bauelementschicht, die verhindern, dass die Bauelementschicht eine flache Oberfläche aufweist. 1B shows another embodiment of the integrated circuit structure 101 containing the dielectric material 118 from 1A through a room filled with air 120 replaced to adjacent GaN transistors 106 isolate with no other material intentionally being deposited between the adjacent devices. However, this does not seem to be a viable solution because to fabricate vertically complex integrated circuits, a flat surface of each layer is required to fabricate each subsequent layer. The rooms 120 between the GaN transistors 106 create holes in the device layer that prevent the device layer from having a flat surface.

Gemäß einem oder mehreren hierin beschriebenen Ausführungsbeispielen werden III-N-Transistoren beschrieben, die CMOS-kompatible Isolationsstrukturen aufweisen. Die hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele können Isolationsstrukturen zwischen III-N-Transistoren umfassen, die die parasitäre Kapazität zwischen den Transistoren effektiv verringern. Bei einem hierin beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die Isolatorstrukturen teilweise in dem III-N-Substrat und in einem Dielektrikum zwischen den benachbarten III-N-Transistoren angeordnet. Die Isolatorstrukturen werden gemäß zwei Ausführungsbeispielen gebildet. Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst die Isolatorstruktur einen flachen Graben, der mit einem Oxid, Nitrid oder Low-K-Dielektrikum gefüllt ist, oder optional einen Doppelschicht-Stapel, der das Oxid, Nitrid oder Low-K-Dielektrikum und einen High-K-Liner umfasst. Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel umfasst die Isolatorstruktur zumindest zwei Zwischenräume in dem III-N-Substrat und dem dielektrischen Material, wobei der erste Zwischenraum in Kontakt mit dem ersten III-N-Transistor und ein zweiter Zwischenraum in Kontakt mit dem zweiten III-N-Transistor ist. Bei einem Ausführungsbeispiel können die Zwischenräume einen Luftzwischenraum aufweisen, können aber einen Zwischenraum umfassen, der mit irgendeinem anderen geeigneten Gas, Dielektrikum und/oder Flüssigkeit gefüllt ist. In accordance with one or more embodiments described herein, III-N transistors having CMOS-compatible isolation structures are described. The embodiments described herein may include isolation structures between III-N transistors that effectively reduce the parasitic capacitance between the transistors. In one embodiment described herein, the insulator structures are partially disposed in the III-N substrate and in a dielectric between the adjacent III-N transistors. The insulator structures are formed according to two embodiments. In one embodiment, the insulator structure comprises a shallow trench filled with an oxide, nitride, or low-K dielectric, or optionally a bilayer stack comprising the oxide, nitride or low-K dielectric, and a high-K liner includes. In a second embodiment, the insulator structure includes at least two gaps in the III-N substrate and the dielectric material, the first gap in contact with the first III-N transistor and a second gap in contact with the second III-N transistor is. In one embodiment, the gaps may include an air gap, but may include a gap filled with any other suitable gas, dielectric, and / or liquid.

Die 2A und 2B sind Querschnittsdarstellungen einer integrierten Schaltungsstruktur umfassend ein Paar von benachbarten III-N-Transistoren mit einer verbesserten Isolatorstruktur gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Ähnlich zu 1A und 1B umfasst eine Basis der integrierten Schaltungsstruktur 200 ein Siliziumsubstrat 202 und ein III-Nitrid- (III-N-) Substrat 204 über dem Siliziumsubstrat 202. Die III-N-Transistoren 206 können jeweils Source- und Drain-(S/D-) Regionen 208, eine Polarisationsschicht 220 auf dem III-N-Substrat 204 zwischen den (S/D) 208 und eine Gate-Elektrode 212 über der Polarisationsschicht 220 umfassen. Bei einem Ausführungsbeispiel können Abstandhalter 214 auf beiden Seiten der Gate-Elektrode 212 angeordnet sein. Metallkontakte 216 können auf den jeweiligen (S/D-) Regionen 208 gebildet sein. Es versteht sich, dass ein GaN-Kanal (nicht gezeigt) unter der Polarisationsschicht 220 Teil eines GaN-Substrats 204 sein kann. Bei einem Ausführungsbeispiel können die III-N-Transistoren 206 III-N-Halbleitermaterialien wie beispielsweise Galliumnitrid (GaN), Indiumnitrid (InN), Aluminiumnitrid (AlN) und deren Verbindungen umfassen.The 2A and 2 B 12 are cross-sectional views of an integrated circuit structure including a pair of adjacent III-N transistors having an improved insulator structure according to the first embodiment. Similar to 1A and 1B includes a base of the integrated circuit structure 200 a silicon substrate 202 and a III-nitride (III-N) substrate 204 over the silicon substrate 202 , The III-N transistors 206 can each have source and drain (S / D) regions 208 , a polarization layer 220 on the III-N substrate 204 between the (S / D) 208 and a gate electrode 212 over the polarization layer 220 include. In one embodiment, spacers 214 on both sides of the gate electrode 212 be arranged. metal contacts 216 can on the respective (S / D) regions 208 be formed. It is understood that a GaN channel (not shown) under the polarization layer 220 Part of a GaN substrate 204 can be. In one embodiment, the III-N transistors 206 III-N semiconductor materials such as gallium nitride (GaN), indium nitride (InN), aluminum nitride (AlN) and their compounds.

Um den Oberflächenbereich der Grenzfläche zwischen den Kontakten 216 und den S/D-Regionen 208 zu vergrößern, können die S/D-Regionen 208 wie gezeigt mit einer nicht-planaren oder aufgerauten Oberfläche gebildet werden. Eine nicht-planare oder aufgeraute Oberfläche erzeugt nicht-horizontale Oberflächen innerhalb der Grundfläche des S/D-Kontakts 208. Wie hierin verwendet, ist eine „nicht-horizontale Oberfläche“ eine Oberfläche, die nicht parallel zu einer Haupt- oder Primäroberfläche des darunter liegenden GaN-Substrats 204 ist. Die Einbeziehung nicht-horizontaler Oberflächen stellt einen zusätzlichen Oberflächenbereich für die Grenzfläche bereit, ohne dass die Grundfläche vergrößert werden muss. Wie hierin verwendet, kann sich eine aufgeraute Oberfläche auf eine Oberfläche beziehen, die nicht poliert ist (z.B. mit einem chemisch-mechanischen Planarisierungs- (CMP-) Prozess).To the surface area of the interface between the contacts 216 and S / D regions 208 can increase the S / D regions 208 formed as shown with a non-planar or roughened surface. A non-planar or roughened surface creates non-horizontal surfaces within the footprint of the S / D contact 208th As used herein, a "non-horizontal surface" is a surface that is not parallel to a major or primary surface of the underlying GaN substrate 204 is. The inclusion of non-horizontal surfaces provides additional surface area for the interface without increasing the footprint. As used herein, a roughened surface may refer to a surface that is not polished (eg, with a chemical mechanical planarization (CMP) process).

Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel und wie in 2A gezeigt, sind die III-N-Transistoren 206 durch eine Isolatorstruktur getrennt, die einen flachen Graben 218 umfasst, der mit einem Material 221 gefüllt ist. Wie gezeigt, ist der flache Graben 218 über die gesamte Spanne zwischen den III-N-Transistoren 206 derart gebildet, dass Seiten der jeweiligen Source- und Drain-Regionen 208 des ersten und zweiten III-N-Transistors Seitenwände des flachen Grabens 218 bilden. Bei einem Ausführungsbeispiel kann die Breite des flachen Grabens ungefähr 300 nm bis mehrere Mikrometer betragen. Da das Material 221 mit den Seitenwänden der Transistoren 206 in Kontakt ist, wird ein Material 221 ausgewählt, das mit Galliumnitrid kompatibel ist. Kompatibilität bedeutet in diesem Kontext, dass das Material 221 eine gute Grenzfläche mit einem Galliumnitrid erzeugt, so dass sich wenig bis keine Ladungen an der Grenzfläche zwischen beiden entweder durch ein festes Ladematerial oder durch die Wechselwirkung zwischen dem Material 221 und dem Galliumnitrid bilden. Bei einem Ausführungsbeispiel kann das Material 221, das den Graben füllt, irgendein Oxid oder Nitrid oder Low-K-Dielektrikum umfassen, und Beispiele können C-dotiertes SiOx, SiN und dergleichen umfassen, wobei jedoch zu beachten ist, dass Low-K-Dielektrika aufgrund des Kapazitätsnachteils relevanter sind.According to the first embodiment and as in 2A As shown, the III-N transistors 206 are separated by an insulator structure having a shallow trench 218 includes that with a material 221 is filled. As shown, the shallow trench 218 over the entire span between the III-N transistors 206 formed such that sides of the respective source and drain regions 208 of the first and second III-N transistors side walls of the shallow trench 218 form. In one embodiment, the width of the shallow trench may be about 300 nm to several micrometers. Because the material 221 with the sidewalls of the transistors 206 Being in contact becomes a material 221 selected to be compatible with gallium nitride. Compatibility in this context means that the material 221 produces a good interface with a gallium nitride, leaving little to no charge at the interface between the two either through a solid charge material or through the interaction between the material 221 and the gallium nitride. In one embodiment, the material 221 that fill the trench, include any oxide or nitride or low-K dielectric, and examples may include C-doped SiOx, SiN, and the like, however, it should be noted that low-K dielectrics are more relevant due to the capacity penalty.

Bei einem Ausführungsbeispiel wird der Graben 218 derart gefüllt, dass das Material 221 koplanar mit einer Oberseite der Metallkontakte 216 auf den jeweiligen Source- und Drain-Regionen 208 der III-N-Transistoren 206 ist, um eine flache Oberfläche über den Transistoren III-N 206 zu erzeugen.In one embodiment, the trench is 218 filled so that the material 221 coplanar with a top of the metal contacts 216 on the respective source and drain regions 208 the III-N transistors 206 is to create a flat surface over the transistors III-N 206 to create.

Wie in 2B gezeigt wird, kann der flache Graben 218 bei einem anderen Ausführungsbeispiel mit einem Doppelschicht-Stapel gefüllt werden, umfassend einen High-K-Dielektrikums-Liner 222, der an den Seitenwänden und einem Boden des flachen Grabens 218 gebildet ist, und das Material 221, wie beispielsweise ein Oxid, Nitrid oder Low-K-Dielektrikum, das auf der Schicht des High-K-Dielektrikums-Liners 222 gebildet wird, um einen Rest des flachen Grabens 218 zu füllen. Bei einem Ausführungsbeispiel kann der High-K-Dielektrikums-Liner 222 eines von Aluminiumoxid und Hafniumoxid umfassen. Bei einem Ausführungsbeispiel weist der High-K-Dielektrikums-Liner 222 eine Dicke von ungefähr 2 nm auf.As in 2 B can be shown, the shallow trench 218 in another embodiment, be filled with a double-layer stack comprising a high-K dielectric liner 222 standing at the sidewalls and a bottom of the shallow trench 218 is formed, and the material 221 , such as an oxide, nitride or low-K dielectric deposited on top of the layer of high-K dielectric liner 222 is formed around a remainder of the shallow trench 218 to fill. At a Embodiment, the high-K dielectric liner 222 one of alumina and hafnium oxide. In one embodiment, the high-K dielectric liner 222 a thickness of about 2 nm.

Bei beiden in den 2A und 2B gezeigten Ausführungsbeispielen ist der flache Graben ungefähr 200 nm bis 500 nm in Höhe, erreicht aber bei einem Ausführungsbeispiel nicht eine Tiefe des Si-Substrats 202.Both in the 2A and 2 B In the illustrated embodiments, the shallow trench is approximately 200 nm to 500 nm in height, but in one embodiment does not reach a depth of the Si substrate 202 ,

3 ist ein Graph, der die Leckverbesserung zwischen einer Struktur darstellt, umfassend einen mit Standardmaterialien gefüllten Graben, wie beispielsweise Al2O3 (Stapel #1), versus einen flachen Graben, der mit dem Siliziumnitrid/Siliziumoxid (Stapel #2) der vorliegenden Ausführungsbeispiele gefüllt ist. Die y-Achse ist ein Lecken von Mesa zu Mesa in Volt und die x-Achse ist der Strom. Wie gezeigt, führt ein Stapel #1 mit herkömmlichen Materialien zu einem Lecken von 1,00E-07, während Stapel #2 das Lecken auf ungefähr 1,00E-11 reduziert. Da die Skala logarithmisch ist, ist die Reduzierung des Leckens, die durch den beispielsweise mit Siliziumoxid gefüllten Graben bereitgestellt wird, signifikant. 3 FIG. 12 is a graph illustrating the leak improvement between a structure including a trench filled with standard materials such as Al 2 O 3 (stack # 1) versus a shallow trench filled with the silicon nitride / silicon oxide (stack # 2) of the present embodiments. The y-axis is a leak from mesa to mesa in volts and the x-axis is the current. As shown, stack # 1 with conventional materials results in a lick of 1.00E-07, while stack # 2 reduces licking to approximately 1.00E-11. Since the scale is logarithmic, the reduction in leakage provided by the trench filled with silica, for example, is significant.

4 ist eine Querschnittsdarstellung einer integrierten Schaltungsstruktur umfassend ein Paar von benachbarten III-N-Transistoren mit einer verbesserten Isolatorstruktur gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel, wobei gleiche Komponenten der 2A gleiche Bezugszeichen haben. Ähnlich zu 2A umfasst die Basis der integrierten Schaltungsstruktur 400 ein Siliziumsubstrat 202 und ein III-Nitrid- (III-N-) Substrat 204 über dem Siliziumsubstrat 202. Ein Paar von III-N-Transistoren, wie beispielsweise GaN-Transistoren 206, können jeweils Source- und Drain- S/D-Regionen 208, eine Polarisationsschicht 120 auf dem III-N-Substrat 204 zwischen den S/D 208 und eine Gate-Elektrode 212 über der Polarisationsschicht 120 umfassen. Bei einem Ausführungsbeispiel können Abstandhalter 214 auf beiden Seiten der Gate-Elektrode 212 angeordnet sein. Metallkontakte 216 können auf den jeweiligen S/D-Regionen 208 gebildet werden. 4 FIG. 12 is a cross-sectional view of an integrated circuit structure including a pair of adjacent III-N transistors having an improved insulator structure according to the second embodiment, wherein like components of FIGS 2A have the same reference numerals. Similar to 2A includes the base of the integrated circuit structure 400 a silicon substrate 202 and a III-nitride (III-N) substrate 204 over the silicon substrate 202 , A pair of III-N transistors, such as GaN transistors 206 , can each source and drain S / D regions 208 , a polarization layer 120 on the III-N substrate 204 between the S / D 208 and a gate electrode 212 over the polarization layer 120 include. In one embodiment, spacers 214 on both sides of the gate electrode 212 be arranged. metal contacts 216 can on the respective S / D regions 208 be formed.

Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel und wie in 4 gezeigt, sind die III-N-Transistoren 206 durch eine Isolatorstruktur getrennt, die zumindest zwei Zwischenräume umfasst, einen ersten Zwischenraum 404a benachbart zu dem ersten III-N-Transistor und einen zweiten Zwischenraum 404b (kollektiv als Zwischenräume 404 bezeichnet) benachbart zu dem zweiten III-N-Transistor 206. Bei einem Ausführungsbeispiel ist der erste Zwischenraum 404a in physikalischem Kontakt mit dem ersten III-N-Transistor und der zweite Zwischenraum 404b ist in Kontakt mit dem zweiten III-N-Transistor. Die Isolatorstruktur umfasst ein Zwischenschicht-Dielektrikum (ILD; interlayer dielectric) 402 zwischen dem ersten und zweiten III-N Transistor 206. Das ILD 402 kann auch die Gate-Elektroden und Abstandhalter 214 zwischen den Metallkontakten 216 der III-N-Transistoren 206 abdecken.According to the second embodiment and as in 4 shown are the III-N transistors 206 separated by an insulator structure comprising at least two spaces, a first space 404a adjacent to the first III-N transistor and a second gap 404b (collectively, as gaps 404 designated) adjacent to the second III-N transistor 206 , In one embodiment, the first gap is 404a in physical contact with the first III-N transistor and the second gap 404b is in contact with the second III-N transistor. The insulator structure comprises an interlayer dielectric (ILD). 402 between the first and second III-N transistors 206 , The ILD 402 can also use the gate electrodes and spacers 214 between the metal contacts 216 the III-N transistors 206 cover.

Die ersten und zweiten Zwischenräume 404a und 404b werden teilweise in dem III-N-Substrat 204 und teilweise in dem ILD 402 gebildet. Genauer gesagt, weisen bei einem Ausführungsbeispiel der erste Zwischenraum 404a und der zweite Zwischenraum 404b jeweilige obere Abschnitte und Bodenabschnitte auf, wobei die oberen Abschnitte in dem ILD 402 bei ungefähr ½ einer Höhe der jeweiligen Source- und Drain-Regionen 208 der ersten und zweiten III-N-Transistoren 206 angeordnet sind, und die Bodenabschnitte in dem III-N-Substrat 204 bei ungefähr einer Hälfte der Tiefe des III-N-Substrats 204 angeordnet sind, derart, dass die Bodenabschnitte das Siliziumsubstrat 202 nicht kontaktieren. Wie gezeigt, sind die ersten und zweiten Zwischenräume 404a und 404b als eine Öffnung mit Grenzen gebildet, die durch das ILD 402 entlang des oberen Abschnitts und entlang einer ersten Seite definiert sind; begrenzt durch das III-N-Substrat 204 entlang der Bodenabschnitte; und begrenzt sowohl durch die Source- und Drain-Region 208 als auch das III-N-Substrat 204 entlang einer zweiten Seite.The first and second spaces 404a and 404b become partially in the III-N substrate 204 and partly in the ILD 402 educated. More specifically, in one embodiment, the first gap 404a and the second space 404b respective upper sections and bottom sections, with the upper sections in the ILD 402 at about ½ of a height of the respective source and drain regions 208 the first and second III-N transistors 206 are arranged, and the bottom portions in the III-N substrate 204 at about one-half the depth of the III-N substrate 204 are arranged such that the bottom portions of the silicon substrate 202 do not contact. As shown, the first and second spaces are 404a and 404b formed as an opening with borders by the ILD 402 are defined along the upper portion and along a first side; bounded by the III-N substrate 204 along the bottom sections; and bounded by both the source and drain regions 208 as well as the III-N substrate 204 along a second side.

Die Zwischenräume 404 können zum Beispiel einen Luftzwischenraum aufweisen, können aber einen Zwischenraum umfassen, der mit irgendeinem anderen geeigneten Gas, Dielektrikum und/oder Flüssigkeit gefüllt ist. Wie bereits erwähnt, kann das Vorhandensein des Zwischenraums 404 bei verschiedenen Ausführungsbeispielen die parasitäre Kapazität reduzieren und damit die Performance der ersten und zweiten III-N-Transistoren 206 erhöhen.The gaps 404 For example, they may include an air gap, but may include a gap filled with any other suitable gas, dielectric, and / or liquid. As mentioned earlier, the presence of the gap 404 In various embodiments, reducing the parasitic capacitance and thus the performance of the first and second III-N transistors 206 increase.

Die 5A-5G sind Diagramme, die Querschnittansichten darstellen, die die Herstellung eines Paares von III-N-Transistoren mit einer flachen Grabenisolationsstruktur gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigen. Wie angesichts der gebildeten Strukturen offensichtlich ist, offenbart der Prozess Techniken zur Isolation von III-N-Transistoren. Verschiedene Transistorgeometrien können von den hierin beschriebenen Techniken profitieren, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, HEMT, pHEMT, Transistoren, die 2DEG-Architektur einsetzen, Transistoren, die 3DEG-(oder 3D-Polarisations-FET-) Architektur einsetzen, Transistoren, die mehrere Quantenwannen (MQW; multiple quantum-wells) oder Übergitter-Architektur einsetzen. Zusätzlich können die Techniken zum Bilden von CMOS-Transistoren/Vorrichtungen/Schaltungen verwendet werden, wobei die III-N-Materialien, wie beispielsweise GaN, Transistorstrukturen, die hierin unterschiedlich beschrieben werden, beispielsweise für die n-MOS-Transistoren des CMOS verwendet werden.The 5A-5G 15 are diagrams illustrating cross-sectional views showing the fabrication of a pair of III-N transistors with a shallow trench isolation structure according to the first embodiment. As is apparent in view of the structures formed, the process discloses techniques for isolating III-N transistors. Various transistor geometries may benefit from the techniques described herein, including, but not limited to, HEMT, pHEMT, transistors employing the 2DEG architecture, transistors employing 3DEG (or 3D polarization FET) architecture, multiple transistors Use quantum wells (MQW) or superlattice architecture. Additionally, the techniques may be used to form CMOS transistors / devices / circuits, where the III-N materials, such as GaN, transistor structures described differently herein, are used, for example, for the CMOS n-MOS transistors.

5A stellt den Herstellungsprozess dar, nachdem eine GaN-Schicht auf epitaxialem Durchwachsen gebildet wird und eine Polarisationsschicht auf der GaN-Schicht gebildet wird. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann das Substrat ein Bulk-Substrat aus Si, SiGe oder Ge sein. Die Polarisationsschicht kann Aluminium und eine Nitridlegierung umfassen, wie beispielsweise Aluminiumindiumnitrid (AlxIni_xN) oder Aluminiumgalliumnitrid (AlxGai-xN). Ein Teil der Polarisationsschicht kann eine Zwischenschicht aus Aluminiumnitrid (AlN) umfassen, die auf der GaN-Schicht abgeschieden werden kann, um die Bildung des Restes der Polarisationsschicht zu erleichtern und die Mobilität im resultierenden Kanal weiter zu unterstützen. An der Grenzfläche der Polarisationsschicht und der GaN-Schicht wird ein leitfähiger Kanal gebildet. Die Bildung der GaN-Schicht und der Polarisationsschicht kann beliebige geeignete Techniken umfassen, wie z.B. das Wachsen der GaN-Schicht und der Polarisationsschicht in einer Kammer für eine metallorganische chemische Gasphasenabscheidung (MOCVD; metal-organic chemical vapor deposition) oder irgendeinen anderen geeigneten Abscheidungsprozess. 5A FIG. 12 illustrates the manufacturing process after a GaN film is formed on epitaxial growth and a polarizing film is formed on the GaN film. In some embodiments, the substrate may be a bulk substrate of Si, SiGe, or Ge. The polarizing layer may comprise aluminum and a nitride alloy, such as aluminum indium nitride (Al x Ini x N) or aluminum gallium nitride (Al x Ga x N). A portion of the polarizing layer may comprise an aluminum nitride (AlN) interlayer which may be deposited on the GaN layer to facilitate formation of the remainder of the polarizing layer and to further promote mobility in the resulting channel. At the interface of the polarization layer and the GaN layer, a conductive channel is formed. Formation of the GaN layer and the polarization layer may include any suitable techniques, such as growth of the GaN layer and the polarization layer in a metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) chamber, or any other suitable deposition process.

5B stellt den Herstellungsprozess nach Durchführung der Flachgrabenisolation (STI; shallow trench isolation) dar, bei dem die Polarisationsschicht und die GaN-Schicht geätzt werden, um Positionen für die Isolationsbereiche und benachbarte Source- und Drain-Regionen zu definieren. Die Gräben isolieren den Polarisationsabschnitt von anderen Abschnitten der Polarisationsschicht. Wie im Folgenden beschrieben, können die Source- und Drain-Regionen benachbart zu den Gräben gebildet werden. Die Entfernung von Abschnitten der Polarisationsschicht führt zu einem isolierten leitfähigen Kanal. 5B Figure 13 illustrates the manufacturing process after performing shallow trench isolation (STI), in which the polarization layer and the GaN layer are etched to define positions for the isolation regions and adjacent source and drain regions. The trenches isolate the polarization portion from other portions of the polarization layer. As described below, the source and drain regions may be formed adjacent to the trenches. The removal of portions of the polarization layer results in an isolated conductive channel.

5C stellt den Herstellungsprozess nach Durchführen von Füllen und Polieren von STI dar, bei dem die Gräben mit einem dielektrischen Material, wie beispielsweise Siliziumoxid, gefüllt oder optional zuerst mit einem High-K-Material ausgekleidet und dann mit einem Oxid gefüllt werden, gefolgt von der Entfernung des überschüssigen Dielektrikums unter Verwendung einer Technik wie z.B. der chemisch-mechanischen Planarisierung (CMP). Bei einem Ausführungsbeispiel kann der High-K-Dielektrikums-Liner eines von Aluminiumoxid und Hafniumoxid umfassen. 5C Fig. 10 illustrates the fabrication process after performing filling and polishing of STI, in which the trenches are filled with a dielectric material, such as silicon oxide, or optionally first lined with a high-K material and then filled with an oxide, followed by removal of the excess dielectric using a technique such as chemical mechanical planarization (CMP). In one embodiment, the high-K dielectric liner may comprise one of alumina and hafnium oxide.

5D stellt den Herstellungsprozess nach der Bildung eines Dummy-Gates dar, das durch Abscheidung eines Dummy-Gate-Oxids, einer Dummy-Gate-Elektrode (z.B. Poly-Si) und Abstandhalter auf jeder Seite der Dummy-Gate-Elektrode gebildet wird. 5D FIG. 12 illustrates the manufacturing process after the formation of a dummy gate formed by depositing a dummy gate oxide, a dummy gate electrode (eg, poly-Si), and spacers on each side of the dummy gate electrode.

5E stellt den Herstellungsprozess dar, nachdem Source- und Drain- S/D-Regionen benachbart zu den Gräben gebildet werden durch Maskierung der Struktur von 5D und Ätzen, um die Polarisationsschicht in den S/D-Regionen zu entfernen, gefolgt von epitaxialem Wieder-Wachsen von n-Typ S/D-Material. Das Material kann zum Beispiel Indiumgalliumnitrid (InGaN) sein, das mit Si dotiert ist, um n-Typ S/D-Regionen zu bilden. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann das S/D-Material n-Typ-dotiertes Galliumnitrid, n-Typ-dotiertes Indiumgalliumnitrid mit einer gestuften Indiumzusammensetzung oder irgendein anderes geeignetes Material sein. 5E FIG. 12 illustrates the manufacturing process after source and drain S / D regions adjacent to the trenches are formed by masking the structure of FIG 5D and etching to remove the polarization layer in the S / D regions, followed by epitaxial re-growth of n-type S / D material. The material may be, for example, indium gallium nitride (InGaN) doped with Si to form n-type S / D regions. In some embodiments, the S / D material may be n-type doped gallium nitride, n-type doped indium gallium nitride with a graded indium composition, or any other suitable material.

5F stellt den Herstellungsprozess dar, nachdem ein Zwischenschicht-Dielektrikum (ILD) abgeschieden und planarisiert wird, z.B. auf einer Oberseite der Dummy-Gate-Elektrode oder auf einer Oberseite der aktuellen Bauelementebene, und zusätzliches dielektrisches Material von 5C wird zu den Gräben hinzugefügt. 5F FIG. 12 illustrates the fabrication process after an interlayer dielectric (ILD) is deposited and planarized, eg, on top of the dummy gate electrode or on top of the current device level, and additional dielectric material of FIG 5C is added to the trenches.

5G stellt den Herstellungsprozess nach einem Austausch-Metall-Gate- (RMG-; Replacement Metal Gate) Prozess dar, bei dem die Dummy-Gate-Elektrode und das Gate-Oxid entfernt werden, um die Kanalregion der Transistoren freizulegen, und ein Gate-Dielektrikum bzw. ein Austausch-Metall-Gate in der freiliegenden Kanalregion gebildet werden. 5G zeigt auch den Prozess nach Ätzen des ILD, um Löcher und Metallkontakte (z.B. M0) zu bilden, die in den Löchern in Kontakt mit den S/D-Regionen gebildet werden, was den Prozess fertigstellt. Bei einem Ausführungsbeispiel können die Metallkontakte Wolfram oder irgendein anderes geeignetes leitfähiges Material umfassen. 5G FIG. 10 illustrates the manufacturing process according to a Replacement Metal Gate (RMG) process in which the dummy gate and gate oxide are removed to expose the channel region of the transistors and a gate dielectric and an exchange metal gate are formed in the exposed channel region, respectively. 5G Figure 12 also shows the process of etching the ILD to form holes and metal contacts (eg, M0) formed in the holes in contact with the S / D regions, completing the process. In one embodiment, the metal contacts may include tungsten or any other suitable conductive material.

Andere Ausführungsbeispiele können einen Standard-Gate-Stapel umfassen, der durch irgendeinen geeigneten Prozess gebildet wird, wie beispielsweise einen subtraktiven Prozess, bei dem das Gate-Dielektrikum/Gate-Metall abgeschieden wird und dann ein oder mehrere Ätzprozesse folgen. Es kann auch eine beliebige Anzahl von Standard-Back-End-Prozessen durchgeführt werden, um die Bildung eines oder mehrerer Transistoren fertigzustellen.Other embodiments may include a standard gate stack formed by any suitable process, such as a subtractive process in which the gate dielectric / gate metal is deposited and then followed by one or more etch processes. Any number of standard back-end processes may also be performed to complete the formation of one or more transistors.

Das Isolieren benachbarter III-N-Transistoren mit einer flachen Grabenisolationsstruktur, die mit einem Oxid, Nitrid oder Low-K-Material mit ohne einen High-K-Liner gefüllt ist, auf eine Weise wie oben beschrieben, beruht auf CMOS-kompatiblen Abläufen sowie der Entwicklung geeigneter Materialien zum Passivieren von III-N-Seitenwänden und zum Reduzieren von Lecken durch diese Grenzflächen. Der Ansatz kann in modernen Silizium-300-Millimeter-Halbleiterfertigungsanlagen verwendet werden. Der Prozess stellt die fertige Integration von III-N-Bauelementen mit Silizium-CMOS bereit.Insulating adjacent III-N transistors with a shallow trench isolation structure filled with an oxide, nitride, or low-K material without a high-K liner in a manner as described above relies on CMOS-compatible processes as well the development of suitable materials for passivating III-N sidewalls and reducing leakage through these interfaces. The approach can be used in modern silicon 300-millimeter semiconductor manufacturing equipment. The process provides the ready integration of III-N devices with silicon CMOS.

Die 6A-6F sind Diagramme, die Querschnittansichten darstellen, die die Herstellung eines Paares von III-N-Transistoren zeigen, die durch eine Isolationsstruktur getrennt sind, umfassend zumindest zwei Zwischenräume in dem III-N-Substrat und das dielektrische Material, das die zwei Transistoren gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel trennt. Wie angesichts der gebildeten Strukturen offensichtlich ist, offenbart der Prozess Techniken zur Isolation von III-N-Transistoren. Verschiedene Transistorgeometrien können von den hierin beschriebenen Techniken profitieren, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, HEMT, pHEMT, Transistoren, die 2DEG-Architektur einsetzen, Transistoren, die 3DEG- (oder 3D-Polarisations-FET-) Architektur einsetzen, Transistoren, die mehrere Quantenwannen (MQW; multiple quantum-wells) oder Übergitter-Architektur einsetzen. Zusätzlich können die Techniken zum Bilden von CMOS-Transistoren/Vorrichtungen/Schaltungen verwendet werden, wobei die III-N-Materialien, wie beispielsweise GaN, Transistorstrukturen, die hierin unterschiedlich beschrieben werden, beispielsweise für die n-MOS-Transistoren des CMOS verwendet werden.The 6A-6F Fig. 3 are diagrams illustrating cross-sectional views showing the fabrication of a pair of III-N transistors formed by a pair of III-N transistors Isolation structure are separated, comprising at least two spaces in the III-N substrate and the dielectric material, which separates the two transistors according to the second embodiment. As is apparent in view of the structures formed, the process discloses techniques for isolating III-N transistors. Various transistor geometries may benefit from the techniques described herein, including, but not limited to, HEMT, pHEMT, transistors employing the 2DEG architecture, transistors employing 3DEG (or 3D polarization FET) architecture, multiple transistors Use quantum wells (MQW) or superlattice architecture. Additionally, the techniques may be used to form CMOS transistors / devices / circuits, where the III-N materials, such as GaN, transistor structures described differently herein, are used, for example, for the CMOS n-MOS transistors.

6A stellt den Herstellungsprozess dar, nachdem eine GaN-Schicht auf einem Si-Substrat epitaxial gewachsen wird und eine Polarisationsschicht auf der GaN-Schicht gebildet wird. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann das Substrat ein Bulk-Substrat aus Si, SiGe oder Ge sein. Die Polarisationsschicht kann Aluminium + Nitridlegierung umfassen, wie beispielsweise Aluminiumindiumnitrid (AlxIni_xN) oder Aluminiumgalliumnitrid (AlxGai-xN). Ein Teil der Polarisationsschicht kann eine Zwischenschicht aus Aluminiumnitrid (AlN) umfassen, die auf der GaN-Schicht abgeschieden werden kann, um die Bildung des Restes der Polarisationsschicht zu erleichtern und die Mobilität im resultierenden Kanal weiter zu unterstützen. An der Grenzfläche der Polarisationsschicht und der GaN-Schicht wird ein leitfähiger Kanal gebildet. Die Bildung der GaN-Schicht und der Polarisationsschicht kann beliebige geeignete Techniken umfassen, wie z.B. das Wachsen der GaN-Schicht und der Polarisationsschicht in einer Kammer für eine metallorganische chemische Gasphasenabscheidung (MOCVD) oder irgendeinen anderen geeigneten Abscheidungsprozess. 6A FIG. 12 illustrates the manufacturing process after a GaN film is epitaxially grown on a Si substrate and a polarizing film is formed on the GaN film. In some embodiments, the substrate may be a bulk substrate of Si, SiGe, or Ge. The polarizing layer may comprise aluminum + nitride alloy, such as aluminum indium nitride (Al x Ini x N) or aluminum gallium nitride (Al x Ga x N). A portion of the polarizing layer may comprise an aluminum nitride (AlN) interlayer which may be deposited on the GaN layer to facilitate formation of the remainder of the polarizing layer and to further promote mobility in the resulting channel. At the interface of the polarization layer and the GaN layer, a conductive channel is formed. The formation of the GaN layer and the polarization layer may include any suitable techniques, such as growing the GaN layer and the polarization layer in a metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) chamber, or any other suitable deposition process.

6B stellt den Herstellungsprozess nach Durchführung der Flachgrabenisolation (STI) dar, bei dem die Polarisationsschicht und die GaN-Schicht geätzt werden, um Positionen für die Isolationsbereiche und benachbarte Source- und Drain-Regionen zu definieren. Die Gräben isolieren den Polarisationsabschnitt von anderen Abschnitten der Polarisationsschicht. Wie im Folgenden beschrieben, können die Source- und Drain-Regionen benachbart zu den Gräben gebildet werden. Die Entfernung von Abschnitten der Polarisationsschicht führt zu einem isolierten leitfähigen Kanal. 6B Figure 13 illustrates the manufacturing process after performing the shallow trench isolation (STI), in which the polarization layer and the GaN layer are etched to define positions for the isolation regions and adjacent source and drain regions. The trenches isolate the polarization portion from other portions of the polarization layer. As described below, the source and drain regions may be formed adjacent to the trenches. The removal of portions of the polarization layer results in an isolated conductive channel.

6C stellt den Herstellungsprozess dar, nachdem eine Opferschicht gebildet und geätzt wird, um Abstandhalter an den Seitenwänden der Gräben zu bilden. 6C FIG. 12 illustrates the manufacturing process after a sacrificial layer is formed and etched to form spacers on the sidewalls of the trenches.

6D stellt den Herstellungsprozess nach dem Durchführen von Füllen und Polieren von STI dar, bei dem ein Rest der Gräben mit einem dielektrischen Material gefüllt wird, gefolgt von der Entfernung des überschüssigen Dielektrikums unter Verwendung einer Technik wie z.B. der chemisch-mechanischen Planarisierung (CMP). 6D Figure 12 illustrates the fabrication process after performing filling and polishing of STI in which a remainder of the trenches is filled with a dielectric material, followed by removal of the excess dielectric using a technique such as chemical mechanical planarization (CMP).

6E stellt den Herstellungsprozess nach Fertigstellung des GaN-Transistors bis zu Metallschicht M0 dar. Die Fertigstellung des GaN-Transistors bis zu M0 kann umfassen: das Bilden der Source- und Drain-S/D-Regionen durch Maskierung der Struktur von 6D und Ätzen zum Entfernen der Polarisationsschicht in den S/D-Regionen, gefolgt von epitaxialem Wieder-Wachsen von n-Typ S/D-Material; Bildung eines Dummy-Gates; Bilden und Planarisieren eines Zwischenschicht-Dielektrikums (ILD); Entfernen der Dummy-Gate-Elektrode zum Freilegen einer Kanalregion und Bilden eines Austausch-Metall-Gates über der freiliegenden Kanalregion; und Bildung von Metallkontakten (z.B. M0) in Kontakt mit den S/D-Regionen. 6E illustrates the manufacturing process after completion of the GaN transistor up to metal layer M0. Completion of the GaN transistor up to M0 may include: forming the source and drain S / D regions by masking the structure of 6D and etching to remove the polarizing layer in the S / D regions, followed by epitaxial re-growth of n-type S / D material; Formation of a dummy gate; Forming and planarizing an interlayer dielectric (ILD); Removing the dummy gate electrode to expose a channel region and forming an exchange metal gate over the exposed channel region; and formation of metal contacts (eg M0) in contact with the S / D regions.

6F stellt den Herstellungsprozess dar, nachdem die Abstandhalter von den Seitenwänden der Gräben geätzt werden, um jeweilige Luftzwischenräume auf jeder Seite des GaN-Transistors offenzulegen. Bei einem Ausführungsbeispiel können die Luftzwischenräume mit irgendeinem geeigneten Gas und/oder Flüssigkeit gefüllt oder nur mit Luft belassen werden. 6F FIG. 12 illustrates the manufacturing process after the spacers are etched from the sidewalls of the trenches to expose respective air gaps on each side of the GaN transistor. In one embodiment, the air gaps may be filled with any suitable gas and / or liquid or left with air only.

Andere Ausführungsbeispiele können einen Standard-Gate-Stapel umfassen, der durch irgendeinen geeigneten Prozess gebildet wird, wie beispielsweise einen subtraktiven Prozess, bei dem das Gate-Dielektrikum/Gate-Metall abgeschieden wird und dann ein oder mehrere Ätzprozesse folgen. Es kann auch eine beliebige Anzahl von Standard-Back-End-Prozessen durchgeführt werden, um die Bildung eines oder mehrerer Transistoren fertigzustellen.Other embodiments may include a standard gate stack formed by any suitable process, such as a subtractive process in which the gate dielectric / gate metal is deposited and then followed by one or more etch processes. Any number of standard back-end processes may also be performed to complete the formation of one or more transistors.

Das Isolieren benachbarter III-N-Transistoren mit zumindest zwei Zwischenräumen, z.B. Luftzwischenräumen, kombiniert Luftisolation mit CMOS-kompatiblen Abläufen. Insbesondere gibt es eine Entwicklung der Luftzwischenraum-Technologie, wonach Opfermaterialien für die strukturelle Steifigkeit platziert und dann am Ende des Prozesses entfernt werden, um die parasitäre Kapazität zu reduzieren. Dies geschieht üblicherweise im BEOL, aber gemäß den vorliegenden Ausführungsbeispielen ist es als Teil des STI-Stapels implementiert. Ein solcher kompatibler Ansatz kombiniert die Vorzüge von III-N-Bauelementen mit Silizium-CMOS in modernen Silizium-300-Millimeter-Halbleiterfertigungsanlagen.Isolating adjacent III-N transistors with at least two spaces, eg, air gaps, combines air isolation with CMOS-compatible operations. In particular, there is a development of air gap technology in which sacrificial materials are placed for structural rigidity and then removed at the end of the process to reduce parasitic capacitance. This is usually done in the BEOL, but according to the present embodiments, it is implemented as part of the STI stack. Such a compatible approach combines the benefits of III-N Silicon CMOS devices in modern silicon 300-millimeter semiconductor manufacturing equipment.

Sowohl in den 5A-5G und 6A-6F kann die GaN-Substratschicht über irgendeinem geeigneten darunter liegenden Substrat oder Struktur gebildet werden (nicht gezeigt). Bei einem Ausführungsbeispiel ist ein darunter liegendes Substrat ein Silizium- (111) Substrat, das ein allgemeines Werkstücksobjekt repräsentiert, das zum Herstellen integrierter Schaltungen verwendet wird. Das darunter liegende Substrat umfasst häufig einen Wafer oder ein anderes Stück aus Silizium oder einem anderen Halbleitermaterial. Geeignete Halbleitersubstrate umfassen, sind aber nicht beschränkt auf einkristallines Silizium, polykristallines Silizium und Silizium-auf-Isolator (SOI; Silicon on Insulator), sowie ähnliche Substrate, die aus anderen Halbleitermaterialien gebildet sind, wie etwa Substrate, die Germanium, Kohlenstoff oder Gruppe III-V Materialien umfassen. Das darunter liegende Substrat kann auch Halbleitermaterialien, Metalle, Dielektrika, Dotierungsmittel und andere Materialien umfassen, die üblicherweise in Halbleitersubstraten zu finden sind.Both in the 5A-5G and 6A-6F For example, the GaN substrate layer may be formed over any suitable underlying substrate or structure (not shown). In one embodiment, an underlying substrate is a silicon ( 111 ) Substrate representing a general workpiece object used for manufacturing integrated circuits. The underlying substrate often includes a wafer or other piece of silicon or other semiconductor material. Suitable semiconductor substrates include, but are not limited to, single crystal silicon, polycrystalline silicon and silicon on insulator (SOI), as well as similar substrates formed from other semiconductor materials such as germanium, carbon, or group III substrates -V materials include. The underlying substrate may also include semiconductor materials, metals, dielectrics, dopants, and other materials commonly found in semiconductor substrates.

Die Polarisationsschicht 210 kann Aluminiumnitrid (AlN), Aluminiumgalliumnitrid (AlGaN), Indiumaluminiumnitrid (InAlN), Indiumaluminiumgalliumnitrid (InAlGaN) oder irgendein anderes geeignetes Material umfassen, abhängig von der Endverwendung oder Zielanwendung. Bei den in den 2A, 2B und 4 gezeigten Beispielstrukturen kann der Gate-Stapel eine Gate-Elektrode und ein Gate-Dielektrikum umfassen, das direkt unter der Gate-Elektrode gebildet wird. Das Gate-Dielektrikum kann beispielsweise irgendein geeignetes Oxid wie z.B. Siliziumdioxid, oder High-K-Gate-Dielektrikum-Materialien sein. Beispiele von High-k-Gate-Dielektrikum-Materialien umfassen zum Beispiel Hafniumoxid, Hafniumsiliziumoxid, Lanthanoxid, Lanthanaluminiumoxid, Zirkoniumoxid, Zirkoniumsiliziumoxid, Tantaloxid, Titanoxid, Barium-Strontium-Titanoxid, Bariumtitanoxid, Strontiumtitanoxid, Yttriumoxid, Aluminiumoxid, Blei-Scandium-Tantal-Oxid und Blei-Zink-Niobat. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann ein Ausheilungsprozess auf der Gate-Dielektrikum-Schicht ausgeführt werden, um deren Qualität zu verbessern, wenn ein High-k-Material verwendet wird. Im Allgemeinen sollte die Dicke des Gate-Dielektrikums ausreichend sein, um die Gate-Elektrode von den Source- und Drain-Kontakten elektrisch zu isolieren.The polarization layer 210 may include aluminum nitride (AlN), aluminum gallium nitride (AlGaN), indium aluminum nitride (InAlN), indium aluminum gallium nitride (InAlGaN), or any other suitable material, depending on the end use or target application. In the in the 2A . 2 B and 4 As shown, the gate stack may include a gate electrode and a gate dielectric formed directly under the gate electrode. The gate dielectric may be, for example, any suitable oxide, such as silicon dioxide, or high-K gate dielectric materials. Examples of high-k gate dielectric materials include, for example, hafnium oxide, hafnium silicon oxide, lanthanum oxide, lanthanum aluminum oxide, zirconium oxide, zirconium silicon oxide, tantalum oxide, titanium oxide, barium strontium titanium oxide, barium titanium oxide, strontium titanium oxide, yttrium oxide, aluminum oxide, lead scandium tantalum. Oxide and lead-zinc niobate. In some embodiments, an annealing process may be performed on the gate dielectric layer to improve its quality when using a high-k material. In general, the thickness of the gate dielectric should be sufficient to electrically insulate the gate electrode from the source and drain contacts.

Ferner kann die Gate-Elektrode eine großen Bereich von Materialien umfassen, wie beispielsweise Polysilizium, Siliziumnitrid, Siliciumcarbid oder verschiedene geeignete Metalle oder Metalllegierungen, wie beispielsweise Aluminium (Al), Wolfram (W), Titan (Ti), Tantal (Ta), Kupfer (Cu), Titannitrid (TiN) oder Tantalnitrid (TaN). Verschiedene Back-End-Prozesse können auch durchgeführt werden, wie z.B. das Bilden von Kontakten 216 auf den S/D-Regionen 208, unter Verwendung z.B. eines Silizidierungsprozesses (im Allgemeinen Abscheidung von Kontaktmetall und nachfolgendes Ausheilen).Further, the gate electrode may comprise a wide range of materials such as polysilicon, silicon nitride, silicon carbide or various suitable metals or metal alloys such as aluminum (Al), tungsten (W), titanium (Ti), tantalum (Ta), copper (Cu), titanium nitride (TiN) or tantalum nitride (TaN). Various back-end processes can also be performed, such as making contacts 216 in the S / D regions 208 using, for example, a silicidation process (generally deposition of contact metal and subsequent annealing).

Die hierin beschriebenen integrierten Schaltungsstrukturen können in einer elektronischen Vorrichtung umfasst sein. Als Beispiel einer solchen Vorrichtung, sind die 7A und 7B Draufsichten eines Wafers und von Dies, die einen oder mehrere III-N-Transistoren mit CMOS-kompatiblen Isolationsstrukturen gemäß einem oder mehreren hierin offenbarten Ausführungsbeispielen umfassen.The integrated circuit structures described herein may be included in an electronic device. As an example of such a device, are 7A and 7B Top views of a wafer and die comprising one or more III-N transistors with CMOS-compatible isolation structures according to one or more embodiments disclosed herein.

Bezugnehmend auf 7A und 7B, kann ein Wafer 700 aus einem Halbleitermaterial bestehen und kann einen oder mehrere Dies 702 mit Integrierte-Schaltung- (IC-) Strukturen, die auf einer Oberfläche des Wafers 700 gebildet sind, umfassen. Jeder der Dies 702 kann eine wiederholende Einheit eines Halbleiterprodukts sein, das irgendeine geeignete IC (z.B. ICs umfassend einen oder mehrere III-N-Transistoren, die CMOS-kompatible Isolationsstrukturen aufweisen, wie oben beschrieben) umfasst. Nachdem die Herstellung des Halbleiter-Produkts abgeschlossen ist, kann der Wafer 700 einem Vereinzelungsprozess unterzogen werden, bei dem jeder der Dies 702 von einem anderen getrennt wird, um einzelne „Chips“ des Halbleiterprodukts bereitzustellen. Insbesondere können Strukturen, die eingebettete nichtflüchtige Speicherstrukturen umfassen, die einen unabhängig skalierten Selektor aufweisen, wie hierin offenbart wird, die Form des Wafers 700 (z. B. nicht vereinzelt) oder die Form des Dies 702 (z. B. vereinzelt) annehmen. Der Die 702 kann eine oder mehrere eingebettete nichtflüchtige Speicherstrukturen umfassen, die auf unabhängig skalierten Selektoren basieren, und/oder eine unterstützende Schaltungsanordnung, um elektrische Signale zu routen, sowie irgendwelche andere IC-Komponenten. Bei einigen Ausführungsbeispielen können der Wafer 700 oder der Die 702 ein zusätzliches Speicherbauelement (z.B. ein statischer-Direktzugriffsspeicher- (SRAM - Static Random Access Memory) -Bauelement), ein Logikbauelement (z.B. ein AND-, OR-, NAND-, oder NOR-Gate) oder irgendein anderes geeignetes Schaltungselement umfassen. Mehrere dieser Bauelemente können auf einem einzelnen Die 702 kombiniert sein. Zum Beispiel kann ein Speicher-Array, das durch mehrere Speicherbauelemente gebildet ist, auf einem selben Die 702 als eine Verarbeitungsvorrichtung oder andere Logik gebildet sein, die ausgebildet ist zum Speichern von Informationen in den Speicherbauelementen oder Ausführen von Anweisungen, die in dem Speicher-Array gespeichert sind.Referring to 7A and 7B , can be a wafer 700 consist of a semiconductor material and can one or more dies 702 with integrated circuit (IC) structures mounted on a surface of the wafer 700 are formed. Everyone of this 702 may be a repeating unit of a semiconductor product comprising any suitable IC (eg, ICs comprising one or more III-N transistors having CMOS-compatible isolation structures as described above). After the fabrication of the semiconductor product is completed, the wafer can 700 undergo a singulation process in which each of the dies 702 is separated from another to provide individual "chips" of the semiconductor product. In particular, structures comprising embedded nonvolatile memory structures having an independently scaled selector as disclosed herein may be the shape of the wafer 700 (eg not isolated) or the shape of the Dies 702 (eg isolated). The Die 702 may include one or more embedded nonvolatile memory structures based on independently scaled selectors, and / or supporting circuitry to route electrical signals, as well as any other IC components. In some embodiments, the wafer may 700 or the die 702 an additional memory device (eg, a static random access memory (SRAM) device), a logic device (eg, an AND, OR, NAND, or NOR gate), or any other suitable circuit element. Several of these components can work on a single die 702 be combined. For example, a memory array formed by a plurality of memory devices may reside on a same die 702 as a processing device or other logic configured to store information in the memory devices or execute instructions stored in the memory array.

Hierin offenbarte Ausführungsbeispiele können verwendet werden, um eine große Vielfalt unterschiedlicher Arten integrierter Schaltungen und/oder mikroelektronischer Bauelemente herzustellen. Beispiele solcher integrierten Schaltungen umfassen, sind aber nicht beschränkt auf Prozessoren, Chipsatz-Komponenten, Graphik-Prozessoren, digitale Signalprozessoren, Microcontroller und ähnliches. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann ein Halbleiterspeicher hergestellt werden. Ferner können die integrierten Schaltungen oder andere mikroelektronische Bauelemente in einer Vielzahl von elektronischen Bauelementen verwendet werden, die im Stand der Technik bekannt sind. Zum Beispiel in Computer-Systemen (z.B. Desktop, Laptop, Server), Mobiltelefonen, persönlicher Elektronik, etc. Die integrierten Schaltungen können mit einem Bus und anderen Komponenten in den Systemen gekoppelt sein. Zum Beispiel kann ein Prozessor durch einen oder mehrere Busse mit einem Speicher, einem Chipsatz, etc. gekoppelt sein. Jeder von dem Prozessor, dem Speicher und dem Chipsatz kann potenziell unter Verwendung der hierin offenbarten Ansätze hergestellt werden.Embodiments disclosed herein may be used to a great variety produce different types of integrated circuits and / or microelectronic devices. Examples of such integrated circuits include, but are not limited to, processors, chipset components, graphics processors, digital signal processors, microcontrollers, and the like. In other embodiments, a semiconductor memory may be manufactured. Furthermore, the integrated circuits or other microelectronic devices may be used in a variety of electronic devices known in the art. For example, in computer systems (eg, desktop, laptop, server), cell phones, personal electronics, etc. The integrated circuits may be coupled to a bus and other components in the systems. For example, a processor may be coupled to a memory, chipset, etc. through one or more buses. Any of the processor, memory, and chipset can potentially be fabricated using the approaches disclosed herein.

8 ist eine Querschnitt-Seitenansicht einer Integrierte-Schaltung- (IC-) Bauelementanordnung, die einen oder mehrere III-N-Transistoren mit CMOS-kompatiblen Isolationsstrukturen umfassen kann, gemäß einem oder mehreren hierin offenbarten Ausführungsbeispielen. 8th FIG. 12 is a cross-sectional side view of an integrated circuit (IC) device arrangement that may include one or more III-N transistors with CMOS-compatible isolation structures, in accordance with one or more embodiments disclosed herein.

Unter Bezugnahme auf 8 umfasst eine IC-Bauelementanordnung 800 Komponenten, die eine oder mehrere der hierin beschriebenen integrierten Schaltungsstrukturen aufweisen. Die IC-Bauelementanordnung 800 weist eine Anzahl von Komponenten auf, die auf einer Schaltungsplatine 802 angeordnet sind (die z. B. eine Hauptplatine sein kann). Die IC-Bauelementanordnung 800 umfasst Komponenten, die auf einer ersten Fläche 840 der Schaltungsplatine 802 und einer gegenüberliegenden zweiten Fläche 842 der Schaltungsplatine 802 angeordnet sind. Im Allgemeinen können Komponenten auf einer oder beiden Flächen 840 und 842 angeordnet sein. Insbesondere können irgendwelche geeigneten der Komponenten der IC-Bauelementanordnung 800 eine Anzahl von III-N-Transistoren mit CMOS-kompatiblen Isolationsstrukturen umfassen, wie hierin offenbart.With reference to 8th includes an IC device arrangement 800 Components having one or more of the integrated circuit structures described herein. The IC device arrangement 800 has a number of components mounted on a circuit board 802 are arranged (which may be, for example, a motherboard). The IC device arrangement 800 includes components that are on a first surface 840 the circuit board 802 and an opposite second surface 842 the circuit board 802 are arranged. In general, components can be on one or both surfaces 840 and 842 be arranged. In particular, any suitable ones of the components of the IC device arrangement may be used 800 comprise a number of III-N transistors with CMOS-compatible isolation structures as disclosed herein.

Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Schaltungsplatine 802 eine gedruckte Schaltungsplatine (PCB) sein, umfassend mehrere Metallschichten, die voneinander durch Schichten aus dielektrischem Material getrennt und durch elektrisch leitfähige Vias zwischenverbunden sind. Irgend eine oder mehrere der Metallschichten können in einer gewünschten Schaltungsstruktur gebildet sein, um elektrische Signale (optional in Verbindung mit anderen Metallschichten) zwischen den Komponenten zu leiten, die mit der Schaltungsplatine 802 gekoppelt sind. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann die Schaltungsplatine 802 ein Nicht-PCB-Substrat sein.In some embodiments, the circuit board may 802 a printed circuit board (PCB) comprising a plurality of metal layers separated by layers of dielectric material and interconnected by electrically conductive vias. Any one or more of the metal layers may be formed in a desired circuit pattern to conduct electrical signals (optionally in conjunction with other metal layers) between the components connected to the circuit board 802 are coupled. In other embodiments, the circuit board 802 a non-PCB substrate.

Die IC-Bauelementanordnung 800, die in 8 dargestellt ist, umfasst eine Gehäuse-auf-Interposer-Struktur 836, die mit der ersten Fläche 840 der Schaltungsplatine 802 durch Kopplungskomponenten 816 gekoppelt ist. Die Kopplungskomponenten 816 können die Gehäuse-auf-Interposer-Struktur 836 elektrisch und mechanisch mit der Schaltungsplatine 802 koppeln und können Lötkugeln umfassen (wie in 8 gezeigt ist), Stecker und Buchse, ein Haftmittel, ein Unterfüllmaterial und/oder irgendeine andere geeignete elektrische und/oder mechanische Kopplungsstruktur.The IC device arrangement 800 , in the 8th includes a package-on-interposer structure 836 that with the first surface 840 the circuit board 802 through coupling components 816 is coupled. The coupling components 816 can use the enclosure-on-interposer structure 836 electrically and mechanically with the circuit board 802 couple and may include solder balls (as in 8th shown), plug and socket, an adhesive, underfill material and / or any other suitable electrical and / or mechanical coupling structure.

Die Gehäuse-auf-Interposer-Struktur 836 kann ein IC-Gehäuse 820 umfassen, das mit einem Interposer 804 durch Kopplungskomponenten 818 gekoppelt ist. Die Kopplungskomponenten 818 können irgendeine geeignete Form für die Anwendung annehmen, wie z.B. die Formen, die vorangehend Bezug nehmend auf die Kopplungskomponenten 816 erörtert wurden. Obwohl ein einzelnes IC-Gehäuse 820 in 8 gezeigt ist, können mehrere IC-Gehäuse mit dem Interposer 804 gekoppelt sein. Es wird darauf hingewiesen, dass zusätzliche Interposer mit dem Interposer 804 gekoppelt sein können. Der Interposer 804 kann ein dazwischenliegendes Substrat bereitstellen, das verwendet wird, um die Schaltungsplatine 802 und das IC-Gehäuse 820 zu überbrücken. Das IC-Gehäuse 820 kann zum Beispiel ein Die (der Die 702 von 7B) oder irgendeine andere geeignete Komponente sein oder selbige umfassen. Im Allgemeinen kann der Interposer 804 eine Verbindung zu einem weiteren Abstand ausbreiten oder eine Verbindung zu einer unterschiedlichen Verbindung umleiten. Zum Beispiel kann der Interposer 804 das IC-Gehäuse 820 (z.B. ein Die) mit einem Kugelgitterarray (BGA) der Kopplungskomponenten 816 zum Koppeln mit der Schaltungsplatine 802 koppeln. Bei dem in 8 dargestellten Ausführungsbeispiel sind das IC-Gehäuse 820 und die Schaltungsplatine 802 an gegenüberliegende Seiten des Interposers 804 angebracht. Bei anderen Ausführungsbeispielen können das IC-Gehäuse 820 und die Schaltungsplatine 802 an einer gleichen Seite des Interposers 804 angebracht sein. Bei einigen Ausführungsbeispielen können drei oder mehr Komponenten mithilfe des Interposers 804 zwischenverbunden sein.The enclosure-on-interposer structure 836 can be an ic package 820 include that with an interposer 804 through coupling components 818 is coupled. The coupling components 818 may take any suitable form for the application, such as the forms referred to above with reference to the coupling components 816 were discussed. Although a single IC package 820 in 8th As shown, multiple IC packages can be used with the Interposer 804 be coupled. It should be noted that additional interposer with the interposer 804 can be coupled. The interposer 804 may provide an intervening substrate that is used to connect the circuit board 802 and the IC package 820 to bridge. The IC package 820 For example, a die (die 702 from 7B) or any other suitable component or include the same. In general, the Interposer 804 propagate a connection to another distance or redirect a connection to a different connection. For example, the Interposer 804 the IC package 820 (Eg a die) with a ball grid array (BGA) of the coupling components 816 for coupling to the circuit board 802 couple. At the in 8th illustrated embodiment, the IC package 820 and the circuit board 802 on opposite sides of the interposer 804 appropriate. In other embodiments, the IC package 820 and the circuit board 802 on the same side of the interposer 804 to be appropriate. In some embodiments, three or more components may use the interposer 804 be interconnected.

Der Interposer 804 kann aus einem Epoxidharz, einem glasfaserverstärkten Epoxidharz, einem Keramikmaterial oder einem Polymermaterial gebildet sein, wie beispielsweise Polyimid. Bei einigen Implementierungen kann der Interposer 804 aus wechselnden starren oder flexiblen Materialien gebildet sein, die dieselben Materialien aufweisen können, die oben zur Verwendung bei einem Halbleitersubstrat beschrieben wurden, wie beispielsweise Silizium, Germanium und andere Gruppe III-V und Gruppe IV Materialien. Der Interposer 804 kann Metall-Zwischenverbindungen 810 und Vias 808 umfassen, einschließlich aber nicht beschränkt auf Silizium-Durchkontaktierungen (TSV; through-silicon via) 806. Der Interposer 804 kann ferner eingebettete Bauelemente 814 umfassen, umfassend sowohl passive als auch aktive Bauelemente. Solche Bauelemente können umfassen, sind aber nicht beschränkt auf Kondensatoren, Entkopplungs-Kondensatoren, Widerstände, Induktivitäten, Sicherungen, Dioden, Transformatoren, Sensoren, ESD-Bauelemente (ESD = elektrostatische Entladung; electrostatic discharge) und Speicherbauelemente. Komplexere Bauelemente, wie beispielsweise Radiofrequenz- (RF-) Bauelemente, Leistungsverstärker, Leistungsmanagement-Bauelemente, Antennen, Arrays, Sensoren und mikroelektromechanisches-System- (MEMS-) Bauelemente können ebenfalls auf dem Interposer 804 gebildet sein. Die Gehäuse-auf-Interposer-Struktur 836 kann die Form von irgendwelchen Gehäuse-auf-Interposer-Strukturen annehmen, die im Stand der Technik bekannt sind.The interposer 804 may be formed of an epoxy resin, a glass fiber reinforced epoxy resin, a ceramic material or a polymeric material, such as polyimide. In some implementations, the interposer may be 804 may be formed of alternating rigid or flexible materials which may comprise the same materials described above for use with a semiconductor substrate, such as Silicon, germanium and other group III-V and group IV materials. The interposer 804 can metal interconnects 810 and vias 808 include, but are not limited to, through-silicon via (TSV) 806 , The interposer 804 can also embedded components 814 comprising both passive and active devices. Such devices may include, but are not limited to, capacitors, decoupling capacitors, resistors, inductors, fuses, diodes, transformers, sensors, ESD (electrostatic discharge) devices, and memory devices. More complex components such as radio frequency (RF) devices, power amplifiers, power management devices, antennas, arrays, sensors, and microelectromechanical system (MEMS) devices may also be present on the interposer 804 be formed. The enclosure-on-interposer structure 836 may take the form of any housing-on-interposer structures known in the art.

Die IC-Bauelementanordnung 800 kann ein IC-Gehäuse 824 umfassen, das mit der ersten Fläche 840 der Schaltungsplatine 802 durch Kopplungskomponenten 822 gekoppelt ist. Die Kopplungskomponenten 822 können die Form von irgendeinem der Ausführungsbeispiele annehmen, die oben Bezug nehmend auf die Kopplungskomponenten 816 erörtert wurden, und das IC-Gehäuse 824 kann die Form von irgendeinem der Ausführungsbeispiele annehmen, die oben Bezug nehmend auf das IC-Gehäuse 820 erörtert wurden.The IC device arrangement 800 can be an ic package 824 include that with the first surface 840 the circuit board 802 through coupling components 822 is coupled. The coupling components 822 may take the form of any of the embodiments discussed above with respect to the coupling components 816 and the IC package 824 may take the form of any of the embodiments described above with reference to the IC package 820 were discussed.

Die IC-Bauelementanordnung 800, die in 8 dargestellt ist, umfasst eine Gehäuse-auf-Gehäuse-Struktur 834, die mit der zweiten Fläche 842 der Schaltungsplatine 802 durch Kopplungskomponenten 828 gekoppelt ist. Die Gehäuse-auf-Gehäuse-Struktur 834 kann ein IC-Gehäuse 826 und ein IC-Gehäuse 832 umfassen, die durch Kopplungskomponenten 830 miteinander gekoppelt sind, derart, dass das IC-Gehäuse 826 zwischen der Schaltungsplatine 802 und dem IC-Gehäuse 832 angeordnet ist. Die Kopplungskomponenten 828 und 830 können die Form von irgendeinem der Ausführungsbeispiele der Kopplungskomponenten 816 annehmen, die oben erörtert wurden, und die IC-Gehäuse 826 und 832 können die Form von irgendeinem der Ausführungsbeispiele des oben erörterten IC-Gehäuses 820 annehmen. Die Gehäuse-auf-Gehäuse-Struktur 834 kann gemäß irgendeiner der im Stand der Technik bekannten Gehäuse-auf-Gehäuse-Strukturen ausgebildet sein.The IC device arrangement 800 , in the 8th includes a housing-on-housing structure 834 that with the second surface 842 the circuit board 802 through coupling components 828 is coupled. The housing-on-housing structure 834 can be an ic package 826 and an IC package 832 comprising, by coupling components 830 coupled together, such that the IC package 826 between the circuit board 802 and the IC package 832 is arranged. The coupling components 828 and 830 may take the form of any of the embodiments of the coupling components 816 assume that were discussed above, and the IC package 826 and 832 may take the form of any of the embodiments of the IC package discussed above 820 accept. The housing-on-housing structure 834 may be formed according to any of the housing-on-housing structures known in the art.

9 stellt eine Rechenvorrichtung 900 gemäß einer Implementierung der Offenbarung dar. Die Rechenvorrichtung 900 häust eine Platine 902. Die Platine 902 kann eine Anzahl von Komponenten umfassen, einschließlich aber nicht beschränkt auf einen Prozessor 904 und zumindest einen Kommunikationschip 906. Der Prozessor 904 ist physisch und elektrisch mit der Platine 902 gekoppelt. Bei einigen Implementierungen kann der zumindest eine Kommunikationschip 906 ferner physisch und elektrisch mit der Platine 902 gekoppelt sein. Bei weiteren Implementierungen ist der Kommunikationschip 906 Teil des Prozessors 904. 9 represents a computing device 900 according to an implementation of the disclosure. The computing device 900 Hoards a board 902 , The board 902 may include a number of components, including but not limited to a processor 904 and at least one communication chip 906 , The processor 904 is physical and electrical with the board 902 coupled. In some implementations, the at least one communication chip 906 also physically and electrically with the board 902 be coupled. In further implementations, the communication chip is 906 Part of the processor 904 ,

Abhängig von ihren Anwendungen kann die Rechenvorrichtung 900 andere Komponenten umfassen, die physisch und elektrisch mit der Platine 902 gekoppelt sein können oder nicht. Diese anderen Komponenten umfassen, sind aber nicht beschränkt auf einen flüchtigen Speicher (z.B. DRAM), einen nichtflüchtigen Speicher (z.B. ROM), einen Flash-Speicher, einen Graphikprozessor, einen digitalen Signalprozessor, einen Krypto-Prozessor, einen Chipsatz, eine Antenne, eine Anzeige, eine Touchscreen-Anzeige, eine Touchscreen-Steuerung, eine Batterie, einen Audio-Codec, einen Video-Codec, einen Leistungsverstärker, ein GPS-Bauelement (global positioning system; globales Positionierungssystem), einen Kompass, ein Akzelerometer, ein Gyroskop, einen Lautsprecher, eine Kamera, und eine Massenspeichervorrichtung (wie beispielsweise Festplattenlaufwerk, CD (compact disk), DVD (digital versatile disk) usw.).Depending on their applications, the computing device may 900 Include other components that are physically and electrically connected to the board 902 coupled or not. These other components include, but are not limited to, volatile memory (eg, DRAM), nonvolatile memory (eg, ROM), flash memory, graphics processor, digital signal processor, crypto processor, chipset, antenna, and the like Display, a touchscreen display, a touch screen control, a battery, an audio codec, a video codec, a power amplifier, a global positioning system (GPS) device, a compass, an accelerometer, a gyroscope, a speaker, a camera, and a mass storage device (such as hard disk drive, compact disk, digital versatile disk, etc.).

Der Kommunikationschip 906 ermöglicht eine drahtlose Kommunikation für die Übertragung von Daten zu und von der Rechenvorrichtung 900. Der Ausdruck „drahtlos“ und seine Ableitungen können verwendet werden, um Schaltungen, Bauelemente, Systeme, Verfahren, Techniken, Kommunikationskanäle etc. zu beschreiben, die Daten durch die Verwendung modulierter, elektromagnetischer Strahlung durch ein nicht festes Medium kommunizieren können. Der Ausdruck impliziert nicht, dass die zugeordneten Bauelemente nicht irgendwelche Drähte enthalten, obwohl sie dies bei einigen Ausführungsbeispielen möglicherweise nicht tun. Der Kommunikationschip 906 kann irgendeine Anzahl von drahtlosen Standards oder Protokollen implementieren, umfassend aber nicht beschränkt auf Wi-Fi (IEEE 802.11 Familie), WiMAX (IEEE 802.16 Familie), IEEE 802.20, Long Term Evolution (LTE), Ev-DO, HSPA+, HSDPA+, HSUPA+, EDGE, GSM, GPRS, CDMA, TDMA, DECT, Bluetooth, Ableitungen davon, sowie irgendwelche anderen drahtlosen Protokolle, die bezeichnet werden als 3G, 4G, 5G, und darüber hinaus. Die Rechenvorrichtung 900 kann eine Mehrzahl von Kommunikationschips 906 umfassen. Zum Beispiel kann ein erster Kommunikationschip 906 zweckgebunden sein für drahtlose Kommunikation mit kürzerer Reichweite, wie beispielsweise Wi-Fi und Bluetooth, und ein zweiter Kommunikationschip 906 kann zweckgebunden sein für drahtlose Kommunikation mit größerer Reichweite, wie beispielsweise GPS, EDGE, GPRS, CDMA, WiMAX, LTE, Ev-DO, und andere.The communication chip 906 enables wireless communication for the transmission of data to and from the computing device 900 , The term "wireless" and its derivatives can be used to describe circuits, devices, systems, methods, techniques, communication channels, etc. that can communicate data through the use of modulated electromagnetic radiation through a non-solid medium. The term does not imply that the associated devices do not include any wires, although they may not do so in some embodiments. The communication chip 906 can implement any number of wireless standards or protocols, including but not limited to Wi-Fi (IEEE 802.11 family), WiMAX (IEEE 802.16 family), IEEE 802.20, Long Term Evolution (LTE), Ev-DO, HSPA +, HSDPA +, HSUPA + , EDGE, GSM, GPRS, CDMA, TDMA, DECT, Bluetooth, derivatives thereof, as well as any other wireless protocols referred to as 3G, 4G, 5G, and beyond. The computing device 900 can a plurality of communication chips 906 include. For example, a first communication chip 906 earmarked for shorter range wireless communication such as Wi-Fi and Bluetooth, and a second communication chip 906 may be earmarked for wireless communication with longer range such as GPS, EDGE, GPRS, CDMA, WiMAX, LTE, Ev-DO, and others.

Der Prozessor 904 der Rechenvorrichtung 900 umfasst einen integrierten Schaltungs-Die, der innerhalb des Prozessors 904 gehäust ist. Bei einigen Implementierungen der Offenbarung umfasst der integrierte Schaltungs-Die des Prozessors einen oder mehrere III-N-Transistoren mit CMOS-kompatiblen Isolationsstrukturen gemäß Implementierungen der Ausführungsbeispiele der Offenbarung. Der Ausdruck „Prozessor“ kann sich auf irgendein Bauelement oder Abschnitt eines Bauelements beziehen, das elektronische Daten aus Registern und/oder Speicher verarbeitet, um diese elektronischen Daten in andere elektronische Daten zu transformieren, die in Registern und/oder Speicher gespeichert werden können.The processor 904 the computing device 900 includes an integrated circuit die, which is inside the processor 904 is housed. In some implementations of the disclosure, the integrated circuit die of the processor includes one or more III-N transistors having CMOS-compatible isolation structures according to implementations of the embodiments of the disclosure. The term "processor" may refer to any device or portion of a device that processes electronic data from registers and / or memory to transform that electronic data into other electronic data that may be stored in registers and / or memory.

Der Kommunikationschip 906 umfasst auch einen integrierten Schaltungs-Die, der innerhalb des Kommunikationschips 906 gehäust ist. Gemäß einer anderen Implementierung der Ausführungsbeispiele der Offenbarung umfasst der integrierte Schaltungs-Die des Kommunikationschips einen oder mehrere III-N-Transistoren mit CMOS-kompatiblen Isolationsstrukturen gemäß Implementierungen der Ausführungsbeispiele der Offenbarung.The communication chip 906 Also includes an integrated circuit die, which is inside the communication chip 906 is housed. According to another implementation of the embodiments of the disclosure, the integrated circuit die of the communication chip comprises one or more III-N transistors with CMOS-compatible isolation structures according to implementations of the embodiments of the disclosure.

Bei weiteren Implementierungen kann eine andere Komponente, die innerhalb der Rechenvorrichtung 900 gehäust ist, einen integrierten Schaltungs-Die enthalten, der einen oder mehrere III-N-Transistoren mit CMOS-kompatiblen Isolationsstrukturen gemäß Implementierungen der Ausführungsbeispiele der Offenbarung umfasst.In further implementations, another component that is within the computing device 900 is housed an integrated circuit die comprising one or more III-N transistors with CMOS-compatible isolation structures in accordance with implementations of the embodiments of the disclosure.

Bei verschiedenen Implementierungen kann die Rechenvorrichtung 900 ein Laptop, ein Netbook, ein Notebook, ein Ultrabook, ein Smartphone, ein Tablet, ein PDA (persönlicher digitaler Assistent), ein ultramobiler PC, ein Mobiltelefon, ein Desktop-Computer, ein Server, ein Drucker, ein Scanner, ein Monitor, eine Set-Top-Box, eine Unterhaltungs-Steuereinheit (entertainment control unit), eine Digitalkamera, ein tragbarer Musikspieler oder ein digitaler Videorecorder sein. Bei weiteren Implementierungen kann die Rechenvorrichtung 900 irgendein anderes elektronisches Bauelement sein, das Daten verarbeitet.In various implementations, the computing device may 900 a laptop, a netbook, a notebook, an ultrabook, a smartphone, a tablet, a PDA (personal digital assistant), an ultra-mobile PC, a mobile phone, a desktop computer, a server, a printer, a scanner, a monitor, a set-top box, an entertainment control unit, a digital camera, a portable music player or a digital video recorder. In further implementations, the computing device 900 be any other electronic device that processes data.

Somit umfassen die hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele III-N-Transistoren mit CMOS-kompatiblen Isolationsstrukturen.Thus, the embodiments described herein include III-N transistors with CMOS-compatible isolation structures.

Die vorangegangene Beschreibung von veranschaulichenden Implementierungen von Ausführungsbeispielen der Offenbarung, umfassend was in der Zusammenfassung beschrieben ist, soll nicht erschöpfend sein oder die Offenbarung auf die präzisen offenbarten Formen begrenzen. Während spezifische Implementierungen, und Beispiele dafür, der Offenbarung hierin zur Veranschaulichung beschrieben werden, sind verschiedene äquivalente Veränderungen innerhalb des Umfangs der Offenbarung möglich, wie es Fachleute auf dem relevanten Gebiet erkennen werden.The foregoing description of illustrative implementations of embodiments of the disclosure, including what is described in the Abstract, is not intended to be exhaustive or to limit the disclosure to the precise forms disclosed. While specific implementations, and examples thereof, of the disclosure are described herein for illustrative purposes, various equivalent changes within the scope of the disclosure are possible as those skilled in the relevant art will recognize.

Diese Veränderungen können an der Offenbarung auf der Grundlage der zuvor ausgeführten Beschreibung durchgeführt werden. Die Ausdrücke, die in den folgenden Ansprüchen verwendet werden, sollten nicht derart betrachtet werden, dass sie die Offenbarung auf die spezifischen Implementierungen einschränken, die in der Beschreibung und den Ansprüchen offenbart sind. Stattdessen soll der Schutzbereich der Offenbarung vollständig durch die nachfolgenden Ansprüche bestimmt sein, die gemäß etablierten Vorgaben der Anspruchsinterpretation ausgelegt werden sollen.These changes may be made to the disclosure based on the description made above. The terms used in the following claims should not be considered to limit the disclosure to the specific implementations disclosed in the specification and claims. Instead, the scope of the disclosure should be determined entirely by the following claims, which are to be construed in accordance with established specifications of the claims interpretation.

Beispielhaftes Ausführungsbeispiel 1: Eine integrierte Schaltungsstruktur umfasst ein Siliziumsubstrat und ein III-Nitrid- (III-N-) Substrat über dem Siliziumsubstrat. Ein erster III-N-Transistor und ein zweiter III-N-Transistor sind auf dem III-N-Substrat. Eine Isolatorstruktur ist in dem III-N-Substrat zwischen dem ersten III-N-Transistor und dem zweiten III-N gebildet, wobei die Isolatorstruktur eines umfasst von: einen flachen Graben, der mit einem Oxid, Nitrid oder Low-K-Dielektrikum gefüllt ist; oder einen ersten Zwischenraum benachbart zu dem ersten III-N-Transistor und einen zweiten Zwischenraum benachbart zu dem zweiten III-N-Transistor.Exemplary Embodiment 1: An integrated circuit structure includes a silicon substrate and a III-nitride (III-N) substrate over the silicon substrate. A first III-N transistor and a second III-N transistor are on the III-N substrate. An insulator structure is formed in the III-N substrate between the first III-N transistor and the second III-N, the insulator structure comprising one of: a shallow trench filled with an oxide, nitride, or low-K dielectric is; or a first gap adjacent to the first III-N transistor and a second gap adjacent to the second III-N transistor.

Beispielhaftes Ausführungsbeispiel 2: Die integrierte Schaltungsstruktur gemäß beispielhaftem Ausführungsbeispiel 1, wobei der erste III-N-Transistor und der zweite III-N-Transistor Galliumnitrid- (GaN-) Transistoren umfassen.Exemplary Embodiment 2: The integrated circuit structure according to Exemplary Embodiment 1, wherein the first III-N transistor and the second III-N transistor include gallium nitride (GaN) transistors.

Beispielhaftes Ausführungsbeispiel 3: Die integrierte Schaltungsstruktur gemäß beispielhaftem Ausführungsbeispiel 1 oder 2, wobei das Siliziumoxid koplanar mit einer Oberseite von Metallkontakten auf den jeweiligen Source- und Drain-Regionen des ersten III-N-Transistors und des zweiten III-N-Transistors ist.Exemplary Embodiment 3: The integrated circuit structure according to Exemplary Embodiment 1 or 2, wherein the silicon oxide is coplanar with an upper surface of metal contacts on the respective source and drain regions of the first III-N transistor and the second III-N transistor.

Beispielhaftes Ausführungsbeispiel 4: Die integrierte Schaltungsstruktur gemäß beispielhaftem Ausführungsbeispiel 1, 2 oder 3, wobei der flache Graben mit einem Doppelschicht-Stapel gefüllt ist, umfassend einen High-K-Dielektrikums-Liner, der an den Seitenwänden und einem Boden des flachen Grabens gebildet ist, und das Oxid, Nitrid oder Low-K-Dielektrikum, das auf der Schicht des High-K-Dielektrikums gebildet ist und einen Rest des Grabens füllt.Exemplary Embodiment 4: The integrated circuit structure according to Exemplary Embodiment 1, 2 or 3, wherein the shallow trench is filled with a double-layer stack comprising a high-K dielectric liner formed on the sidewalls and a bottom of the shallow trench , and the oxide, nitride or low-K dielectric formed on the layer of high-K dielectric filling a remainder of the trench.

Beispielhaftes Ausführungsbeispiel 5: Die integrierte Schaltungsstruktur gemäß beispielhaftem Ausführungsbeispiel 4, wobei der High-K-Dielektrikums-Liner eines von Aluminiumoxid und Hafniumoxid umfasst. Exemplary Embodiment 5: The integrated circuit structure according to Exemplary Embodiment 4, wherein the high-K dielectric liner comprises one of alumina and hafnium oxide.

Beispielhaftes Ausführungsbeispiel 6: Die integrierte Schaltungsstruktur gemäß beispielhaftem Ausführungsbeispiel 4 oder 5, wobei der High-K-Dielektrikums-Liner eine Dicke von ungefähr 2 nm aufweist.Exemplary Embodiment 6: The integrated circuit structure according to Exemplary Embodiment 4 or 5, wherein the high-K dielectric liner has a thickness of approximately 2 nm.

Beispielhaftes Ausführungsbeispiel 7: Die integrierte Schaltungsstruktur gemäß beispielhaftem Ausführungsbeispiel 1, 2, 3, 4, 5 oder 6, wobei eine Höhe des flachen Grabens ungefähr 200 nm bis 500 nm beträgt.Exemplary Embodiment 7: The integrated circuit structure according to Exemplary Embodiment 1, 2, 3, 4, 5 or 6, wherein a height of the shallow trench is about 200 nm to 500 nm.

Beispielhaftes Ausführungsbeispiel 8: Die integrierte Schaltungsstruktur gemäß beispielhaftem Ausführungsbeispiel 1, 2, 3, 4, 5, 6 oder 7, wobei Seiten der jeweiligen Source- und Drain-Regionen des ersten III-N-Transistors und des zweiten III-N-Transistors Seitenwände des flachen Grabens bilden.Exemplary Embodiment 8: The integrated circuit structure according to Exemplary Embodiment 1, 2, 3, 4, 5, 6, or 7, wherein sides of the respective source and drain regions of the first III-N transistor and the second III-N transistor are sidewalls of the shallow trench.

Beispielhaftes Ausführungsbeispiel 9: Die integrierte Schaltungsstruktur gemäß beispielhaftem Ausführungsbeispiel 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 oder 8, wobei die Breite des flachen Grabens ungefähr 300 nm bis mehrere Mikrometer beträgt.Exemplary Embodiment 9: The integrated circuit structure according to Exemplary Embodiment 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 or 8, wherein the width of the shallow trench is about 300 nm to several micrometers.

Beispielhaftes Ausführungsbeispiel 10: Die integrierte Schaltungsstruktur gemäß beispielhaftem Ausführungsbeispiel 1, wobei der erste Zwischenraum in Kontakt mit einer Source- und Drain-Region des ersten III-N-Transistors ist und der zweite Zwischenraum in Kontakt mit einer Source-Drain-Region des zweiten III-N-Transistors ist, wobei der erste Zwischenraum und der zweite Zwischenraum durch ein dielektrisches Material getrennt sind.Exemplary Embodiment 10: The integrated circuit structure according to Exemplary Embodiment 1, wherein the first gap is in contact with a source and drain region of the first III-N transistor and the second gap is in contact with a source-drain region of the second III N-type transistor, wherein the first gap and the second gap are separated by a dielectric material.

Beispielhaftes Ausführungsbeispiel 11: Die integrierte Schaltungsstruktur gemäß beispielhaftem Ausführungsbeispiel 10, wobei der erste Zwischenraum und der zweite Zwischenraum mit Galliumnitrid- (gan-) Transistor zumindest einem von Luft, einem Gas, einem Dielektrikum und einer Flüssigkeit gefüllt sind.Exemplary Embodiment 11: The integrated circuit structure according to Exemplary Embodiment 10, wherein the first gap and the second gallium nitride (gan) gap are filled at least one of air, a gas, a dielectric, and a liquid.

Beispielhaftes Ausführungsbeispiel 12: Die integrierte Schaltungsstruktur gemäß beispielhaftem Ausführungsbeispiel 10 oder 11, wobei der erste Zwischenraum und der zweite Zwischenraum jeweilige obere Abschnitte und Bodenabschnitte aufweisen, wobei die oberen Abschnitte in einem Zwischenschicht-Dielektrikum (ILD) bei ungefähr ½ einer Höhe der jeweiligen Source- und Drain-Regionen des ersten III-N-Transistors und des zweiten III-N-Transistors angeordnet sind, und die Bodenabschnitte in dem III-N-Substrat bei ungefähr einer Hälfte der Tiefe des III-N-Substrats angeordnet sind, derart, dass die Bodenabschnitte das Siliziumsubstrat nicht kontaktieren.Exemplary Embodiment 12: The integrated circuit structure according to Exemplary Embodiment 10 or 11, wherein the first space and the second space have respective upper portions and bottom portions, the upper portions in an interlayer dielectric (ILD) at approximately ½ of a height of the respective source. and drain regions of the first III-N transistor and the second III-N transistor, and the bottom portions in the III-N substrate are disposed at approximately one-half the depth of the III-N substrate such that the bottom sections do not contact the silicon substrate.

Beispielhaftes Ausführungsbeispiel 13: Die integrierte Schaltungsstruktur gemäß beispielhaftem Ausführungsbeispiel 10, 11 oder 12, wobei der erste Zwischenraum und der zweite Zwischenraum als eine Öffnung mit Grenzen gebildet sind, die durch ein Zwischenschicht-Dielektrikum (ILD) entlang eines oberen Abschnitts und entlang einer ersten Seite definiert sind, begrenzt durch das III-N-Substrat entlang von Bodenabschnitten; und begrenzt sowohl durch die Source- und Drain-Regionen als auch das III-N-Substrat entlang einer zweiten Seite.Exemplary Embodiment 13: The integrated circuit structure according to Exemplary Embodiment 10, 11 or 12, wherein the first gap and the second gap are formed as an opening having boundaries formed by an interlayer dielectric (ILD) along an upper portion and along a first side bounded by the III-N substrate along bottom portions; and bounded by both the source and drain regions and the III-N substrate along a second side.

Beispielhaftes Ausführungsbeispiel 14: Die integrierte Schaltungsstruktur gemäß beispielhaftem Ausführungsbeispiel 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 oder 13, wobei der erste III-N-Transistor Source- und Drain-Regionen, eine Polarisationsschicht auf dem III-N-Substrat zwischen den Source- und Drain-Regionen und eine Gate-Elektrode über der Polarisationsschicht umfasst.Exemplary Embodiment 14: The integrated circuit structure according to Exemplary Embodiment 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, or 13, wherein the first III-N transistor has source and drain regions , a polarization layer on the III-N substrate between the source and drain regions, and a gate electrode over the polarization layer.

Beispielhaftes Ausführungsbeispiel 15: Die integrierte Schaltungsstruktur gemäß beispielhaftem Ausführungsbeispiel 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 oder 14, wobei der zweite III-N-Transistor Source- und Drain-Regionen, eine Polarisationsschicht auf dem III-N-Substrat zwischen den Source- und Drain-Regionen und eine Gate-Elektrode über der Polarisationsschicht umfasst.Exemplary Embodiment 15: The integrated circuit structure according to Exemplary Embodiment 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 or 14, wherein the second III-N transistor has source and drain Regions, a polarization layer on the III-N substrate between the source and drain regions and a gate electrode over the polarization layer.

Beispielhaftes Ausführungsbeispiel 16: Ein Verfahren zum Herstellen eines Galliumnitrid-(GaN-) Transistors umfasst das Bilden einer GaN-Schicht auf einem Si-Substrat und Bilden einer Polarisationsschicht auf der GaN-Schicht. Eine Flachgrabenisolation wird durchgeführt zum Ätzen der Polarisationsschicht und der GaN-Schicht, um Positionen für Isolationsbereiche und benachbarte Source- und Drain-Regionen zu definieren. Die Gräben werden mit einem dielektrischen Material gefüllt. Ein Dummy-Gate wird gebildet und Abstandhalter werden auf jeder Seite des Dummy-Gates gebildet. Source- und Drain-Regionen werden benachbart zu den Gräben gebildet. Ein Zwischenschicht-Dielektrikum (ILD) wird auf einer Oberseite des Dummy-Gates gebildet. Das Dummy-Gate wird entfernt, um eine Kanalregion freizulegen, und ein Austausch-Metall-Gate wird über der freiliegenden Kanalregion gebildet. Und Metallkontakte werden gebildet in Kontakt mit den Source- und Drain-Regionen.Exemplary Embodiment 16: A method for producing a gallium nitride (GaN) transistor includes forming a GaN layer on a Si substrate and forming a polarizing layer on the GaN layer. A shallow trench isolation is performed to etch the polarization layer and the GaN layer to define locations for isolation regions and adjacent source and drain regions. The trenches are filled with a dielectric material. A dummy gate is formed and spacers are formed on each side of the dummy gate. Source and drain regions are formed adjacent to the trenches. An interlayer dielectric (ILD) is formed on an upper surface of the dummy gate. The dummy gate is removed to expose a channel region, and an exchange metal gate is formed over the exposed channel region. And metal contacts are formed in contact with the source and drain regions.

Beispielhaftes Ausführungsbeispiel 17: Das Verfahren gemäß Ausführungsbeispiel 16, wobei das Füllen der Gräben mit einem dielektrischen Material ferner umfasst: Füllen der Gräben mit dielektrischem Material, das ein Oxid, Nitrid oder Low-K-Dielektrikum umfasst.Exemplary Embodiment 17: The method of embodiment 16, wherein filling the trenches with a dielectric material further comprises: filling the trenches with dielectric material comprising an oxide, nitride, or low-K dielectric.

Beispielhaftes Ausführungsbeispiel 18: Das Verfahrensausführungsbeispiel gemäß Anspruch 16 oder 17, ferner umfassend das Füllen der Gräben derart, dass das Oxid, Nitrid oder Low-K-Dielektrikum koplanar mit einer Oberseite der Metallkontakte auf den jeweiligen Source- und Drain-Regionen ist.Exemplary Embodiment 18: The method embodiment of claim 16 or 17, further comprising filling the trenches such that the oxide, nitride, or low-K dielectric is coplanar with an upper surface of the metal contacts on the respective source and drain regions.

Beispielhaftes Ausführungsbeispiel 19: Das Verfahren gemäß Ausführungsbeispiel 16, 17 oder 18, ferner umfassend: Auskleiden der Gräben mit einem High-K-Material und dann Füllen der Gräben mit zumindest einem von Aluminiumoxid und Hafniumoxid.Exemplary Embodiment 19: The method of embodiment 16, 17 or 18, further comprising: lining the trenches with a high K material and then filling the trenches with at least one of alumina and hafnia.

Beispielhaftes Ausführungsbeispiel 20: Das Verfahren gemäß Ausführungsbeispiel 16, 17, 18 oder 19, wobei das Bilden der Source- und Drain-Regionen ferner umfasst: Ätzen der Polarisationsschicht in den Source- und Drain-Regionen, gefolgt von epitaxialem Wieder-Wachsen von n-Typ S/D-Material.Exemplary Embodiment 20: The method of embodiment 16, 17, 18 or 19, wherein forming the source and drain regions further comprises: etching the polarization layer in the source and drain regions, followed by epitaxial re-growth of n- Type S / D material.

Beispielhaftes Ausführungsbeispiel 21: Das Verfahren gemäß Ausführungsbeispiel 16, 17, 18, 19 oder 20, ferner umfassend das Bilden des flachen Grabens auf eine Höhe von ungefähr 200 nm bis 500 nm.Exemplary Embodiment 21: The method of embodiment 16, 17, 18, 19 or 20, further comprising forming the shallow trench at a height of about 200 nm to 500 nm.

Beispielhaftes Ausführungsbeispiel 22: Ein Verfahren zum Herstellen eines Galliumnitrid-(GaN-) Transistors umfasst das Bilden einer GaN-Schicht auf einem Si-Substrat und Bilden einer Polarisationsschicht auf der GaN-Schicht. Eine Flachgrabenisolation wird durchgeführt zum Ätzen der Polarisationsschicht und der GaN-Schicht, um Positionen für Isolationsbereiche und benachbarte Source- und Drain-Regionen zu definieren. Eine Opferschicht wird in den Gräben gebildet und Ätzen der Opferschicht, um Abstandhalter an Seitenwänden der Gräben zu bilden. Der Rest der Gräben wird mit einem Zwischenschicht-Dielektrikum (ILD) gefüllt. Die Bildung des GaN-Transistors bis zu Metallschicht M0 wird dann fertiggestellt. Die Abstandhalter werden von den Seitenwänden der Gräben geätzt, um jeweilige Zwischenräume auf jeder Seite des GaN-Transistors offenzulegen.Exemplary Embodiment 22: A method of manufacturing a gallium nitride (GaN) transistor includes forming a GaN layer on a Si substrate and forming a polarizing layer on the GaN layer. A shallow trench isolation is performed to etch the polarization layer and the GaN layer to define locations for isolation regions and adjacent source and drain regions. A sacrificial layer is formed in the trenches and etching the sacrificial layer to form spacers on sidewalls of the trenches. The remainder of the trenches are filled with an interlayer dielectric (ILD). The formation of the GaN transistor up to metal layer M0 is then completed. The spacers are etched from the sidewalls of the trenches to expose respective gaps on each side of the GaN transistor.

Beispielhaftes Ausführungsbeispiel 23: Das Verfahren gemäß Ausführungsbeispiel 22, ferner umfassend: Füllen der Zwischenräume mit zumindest einem von Luft, einem Gas, einem Dielektrikum und einer Flüssigkeit.Exemplary Embodiment 23: The method of embodiment 22, further comprising: filling the gaps with at least one of air, a gas, a dielectric, and a liquid.

Beispielhaftes Ausführungsbeispiel 24: Das Verfahren gemäß Ausführungsbeispiel 22 oder 23, ferner umfassend: Bilden der Abstandhalter derart, dass, sobald die Abstandhalter entfernt werden, die Zwischenräume in Kontakt mit den Source- und Drain-Regionen des GaN-Transistors sind.Exemplary Embodiment 24: The method of embodiment 22 or 23, further comprising: forming the spacers such that as the spacers are removed, the gaps are in contact with the source and drain regions of the GaN transistor.

Beispielhaftes Ausführungsbeispiel 25: Das Verfahren gemäß Ausführungsbeispiel 22, 23 oder 24, ferner umfassend: Bilden der Abstandhalter derart, dass, sobald die Abstandhalter entfernt werden, die Zwischenräume als eine Öffnung mit Grenzen gebildet werden, die durch ILD entlang eines oberen Abschnitts und entlang einer ersten Seite definiert sind, begrenzt durch das III-N-Substrat entlang von Bodenabschnitten; und begrenzt sowohl durch die Source- und Drain-Regionen als auch das III-N-Substrat entlang einer zweiten Seite.Exemplary Embodiment 25: The method of embodiment 22, 23 or 24, further comprising: forming the spacers so that, as the spacers are removed, the gaps are formed as an opening having boundaries defined by ILD along an upper portion and along a top first side defined by the III-N substrate along bottom portions; and bounded by both the source and drain regions and the III-N substrate along a second side.

Claims (25)

Eine integrierte Schaltungsstruktur, umfassend: ein Siliziumsubstrat; ein III-Nitrid- (III-N-) Substrat über dem Siliziumsubstrat; einen ersten III-N-Transistor und einen zweiten III-N-Transistor auf dem III-N-Substrat; und eine Isolatorstruktur, die in dem III-N-Substrat zwischen dem ersten III-N-Transistor und dem zweiten III-N-Transistor gebildet ist, wobei die Isolatorstruktur eines umfasst von: einen flachen Graben, der mit einem Oxid, Nitrid oder Low-K-Dielektrikum gefüllt ist; oder einen ersten Zwischenraum benachbart zu dem ersten III-N-Transistor und einen zweiten Zwischenraum benachbart zu dem zweiten III-N-Transistor.An integrated circuit structure comprising: a silicon substrate; a III-nitride (III-N) substrate over the silicon substrate; a first III-N transistor and a second III-N transistor on the III-N substrate; and an insulator structure formed in the III-N substrate between the first III-N transistor and the second III-N transistor, wherein the insulator structure comprises one of: a shallow trench filled with an oxide, nitride or low-K dielectric; or a first gap adjacent to the first III-N transistor and a second gap adjacent to the second III-N transistor. Die integrierte Schaltungsstruktur gemäß Anspruch 1, wobei der erste III-N-Transistor und der zweite III-N-Transistor Galliumnitrid- (GaN-) Transistoren umfassen.The integrated circuit structure according to Claim 1 wherein the first III-N transistor and the second III-N transistor comprise gallium nitride (GaN) transistors. Die integrierte Schaltungsstruktur gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Oxid, Nitrid oder Low-K-Dielektrikum koplanar mit einer Oberseite von Metallkontakten auf den jeweiligen Source- und Drain-Regionen des ersten III-N-Transistors und des zweiten III-N-Transistors ist.The integrated circuit structure according to Claim 1 or 2 wherein the oxide, nitride or low-K dielectric is coplanar with an upper surface of metal contacts on the respective source and drain regions of the first III-N transistor and the second III-N transistor. Die integrierte Schaltungsstruktur gemäß Anspruch 1, 2 oder 3, wobei der flache Graben mit einem Doppelschicht-Stapel gefüllt ist, umfassend einen High-K-Dielektrikums-Liner, der an den Seitenwänden und einem Boden des flachen Grabens gebildet ist, und das Oxid, Nitrid oder Low-K-Dielektrikum, das auf dem High-K-Dielektrikum gebildet ist und einen Rest des flachen Grabens füllt.The integrated circuit structure according to Claim 1 . 2 or 3 wherein the shallow trench is filled with a double-layer stack comprising a high-K dielectric liner formed on the sidewalls and a bottom of the shallow trench and the oxide, nitride or low-K dielectric on formed the high-K dielectric and fills a remainder of the shallow trench. Die integrierte Schaltungsstruktur gemäß Anspruch 4, wobei der High-K-Dielektrikums-Liner eines von Aluminiumoxid und Hafniumoxid umfasst. The integrated circuit structure according to Claim 4 wherein the high-K dielectric liner comprises one of alumina and hafnium oxide. Die integrierte Schaltungsstruktur gemäß Anspruch 4 oder 5, wobei der High-K-Dielektrikums-Liner eine Dicke von ungefähr 2 nm aufweist.The integrated circuit structure according to Claim 4 or 5 wherein the high-K dielectric liner has a thickness of about 2 nm. Die integrierte Schaltungsstruktur gemäß Anspruch 1, 2, 3, 4, 5 oder 6, wobei sich der flache Graben in das III-N-Substrat bis zu einer Tiefe von ungefähr 200 nm bis 500 nm erstreckt.The integrated circuit structure according to Claim 1 . 2 . 3 . 4 . 5 or 6 , wherein the shallow trench extends into the III-N substrate to a depth of about 200 nm to 500 nm. Die integrierte Schaltungsstruktur gemäß Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6 oder 7, wobei Seiten der jeweiligen Source- und Drain-Regionen des ersten III-N-Transistors und des zweiten III-N-Transistors Seitenwände des flachen Grabens bilden.The integrated circuit structure according to Claim 1 . 2 . 3 . 4 . 5 . 6 or 7 wherein sides of the respective source and drain regions of the first III-N transistor and the second III-N transistor form sidewalls of the shallow trench. Die integrierte Schaltungsstruktur gemäß Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 oder 8, wobei eine Breite des flachen Grabens ungefähr 300 nm bis mehrere Mikrometer beträgt.The integrated circuit structure according to Claim 1 . 2 . 3 . 4 . 5 . 6 . 7 or 8th wherein a width of the shallow trench is about 300 nm to several micrometers. Die integrierte Schaltungsstruktur gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Zwischenraum in Kontakt mit einer Source- und Drain-Region des ersten III-N-Transistors ist und der zweite Zwischenraum in Kontakt mit einer Source-Drain-Region des zweiten III-N-Transistors ist, wobei der erste Zwischenraum und der zweite Zwischenraum durch ein dielektrisches Material getrennt sind.The integrated circuit structure according to one of the preceding claims, wherein the first gap is in contact with a source and drain region of the first III-N transistor and the second gap is in contact with a source-drain region of the second III-N transistor. Transistor is, wherein the first gap and the second gap are separated by a dielectric material. Die integrierte Schaltungsstruktur gemäß Anspruch 10, wobei der erste Zwischenraum und der zweite Zwischenraum mit zumindest einem von Luft, einem Gas, einem Dielektrikum und einer Flüssigkeit gefüllt sind.The integrated circuit structure according to Claim 10 wherein the first gap and the second gap are filled with at least one of air, a gas, a dielectric, and a liquid. Die integrierte Schaltungsstruktur gemäß Anspruch 10 oder 11, wobei der erste Zwischenraum und der zweite Zwischenraum jeweilige obere Abschnitte und Bodenabschnitte aufweisen, wobei die oberen Abschnitte in einem Zwischenschicht-Dielektrikum (ILD) bei ungefähr ½ einer Höhe der jeweiligen Source- und Drain-Regionen des ersten III-N-Transistors und des zweiten III-N-Transistors angeordnet sind, und die Bodenabschnitte in dem III-N-Substrat bei ungefähr einer Hälfte einer Tiefe des III-N-Substrats angeordnet sind, derart, dass die Bodenabschnitte das Siliziumsubstrat nicht kontaktieren.The integrated circuit structure according to Claim 10 or 11 wherein the first gap and the second gap have respective upper portions and bottom portions, the upper portions in an interlayer dielectric (ILD) at approximately ½ of a height of the respective source and drain regions of the first III-N transistor and second III-N transistor, and the bottom portions in the III-N substrate are disposed at approximately one-half of a depth of the III-N substrate, such that the bottom portions do not contact the silicon substrate. Die integrierte Schaltungsstruktur gemäß Anspruch 10, 11 oder 12, wobei der erste Zwischenraum und der zweite Zwischenraum als eine Öffnung mit Grenzen gebildet sind, die durch ein Zwischenschicht-Dielektrikum (ILD) entlang eines oberen Abschnitts und entlang einer ersten Seite definiert sind, begrenzt durch das III-N-Substrat entlang von Bodenabschnitten; und begrenzt sowohl durch die Source- und Drain-Regionen als auch das III-N-Substrat entlang einer zweiten Seite.The integrated circuit structure according to Claim 10 . 11 or 12 wherein the first gap and the second gap are formed as an opening with boundaries defined by an interlayer dielectric (ILD) along an upper portion and along a first side bounded by the III-N substrate along bottom portions; and bounded by both the source and drain regions and the III-N substrate along a second side. Die integrierte Schaltungsstruktur gemäß Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 oder 13, wobei der erste III-N-Transistor Source- und Drain-Regionen, eine Polarisationsschicht auf dem III-N-Substrat zwischen den Source- und Drain-Regionen und eine Gate-Elektrode über der Polarisationsschicht umfasst.The integrated circuit structure according to Claim 1 . 2 . 3 . 4 . 5 . 6 . 7 . 8th . 9 . 10 . 11 . 12 or 13 wherein the first III-N transistor includes source and drain regions, a polarization layer on the III-N substrate between the source and drain regions, and a gate electrode over the polarization layer. Die integrierte Schaltungsstruktur gemäß Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 oder 14, wobei der zweite III-N-Transistor Source- und Drain-Regionen, eine Polarisationsschicht auf dem III-N-Substrat zwischen den Source- und Drain-Regionen und eine Gate-Elektrode über der Polarisationsschicht umfasst.The integrated circuit structure according to Claim 1 . 2 . 3 . 4 . 5 . 6 . 7 . 8th . 9 . 10 . 11 . 12 . 13 or 14 wherein the second III-N transistor comprises source and drain regions, a polarization layer on the III-N substrate between the source and drain regions, and a gate electrode over the polarization layer. Ein Verfahren zum Herstellen eines Galliumnitrid- (GaN-) Transistors, das Verfahren umfassend: Bilden einer GaN-Schicht auf einem Si-Substrat und Bilden einer Polarisationsschicht auf der GaN-Schicht; Durchführen einer Flachgrabenisolation zum Ätzen der Polarisationsschicht und der GaN-Schicht, um Positionen für Isolationsbereiche und benachbarte Source- und Drain-Regionen zu definieren; Füllen der Gräben mit einem dielektrischen Material; Bilden eines Dummy-Gates und Bilden von Abstandhaltern auf jeder Seite des Dummy-Gates; Bilden von Source- und Drain-Regionen benachbart zu den Gräben; Abscheiden und Planarisieren eines Zwischenschicht-Dielektrikums (ILD) auf einer Oberseite des Dummy-Gates; Entfernen des Dummy-Gates, um eine Kanalregion freizulegen, und Bilden eines Austausch-Metall-Gates über der freiliegenden Kanalregion; und Bilden von Metallkontakten in Kontakt mit den Source- und Drain-Regionen.A method of making a gallium nitride (GaN) transistor, the method comprising: Forming a GaN layer on an Si substrate and forming a polarizing layer on the GaN layer; Performing shallow trench isolation to etch the polarization layer and the GaN layer to define locations for isolation regions and adjacent source and drain regions; Filling the trenches with a dielectric material; Forming a dummy gate and forming spacers on each side of the dummy gate; Forming source and drain regions adjacent to the trenches; Depositing and planarizing an interlayer dielectric (ILD) on an upper surface of the dummy gate; Removing the dummy gate to expose a channel region and forming an exchange metal gate over the exposed channel region; and Forming metal contacts in contact with the source and drain regions. Das Verfahren gemäß Anspruch 16, wobei das Füllen der Gräben mit dem dielektrischen Material ferner umfasst: Füllen der Gräben mit dielektrischem Material, das ein Oxid, Nitrid oder Low-K-Dielektrikum umfasst.The method according to Claim 16 wherein filling the trenches with the dielectric material further comprises: filling the trenches with dielectric material comprising an oxide, nitride, or low-K dielectric. Das Verfahren gemäß Anspruch 16 oder 17, ferner umfassend das Füllen der Gräben derart, dass das dielektrische Material koplanar mit einer Oberseite der Metallkontakte auf den jeweiligen Source- und Drain-Regionen ist.The method according to Claim 16 or 17 further comprising filling the trenches such that the dielectric material is coplanar with an upper surface of the metal contacts on the respective source and drain regions. Das Verfahren gemäß Anspruch 16, 17 oder 18, ferner umfassend: Auskleiden der Gräben mit einem High-K-Material und dann Füllen der Gräben mit zumindest einem von Aluminiumoxid und Hafniumoxid.The method according to Claim 16 . 17 or 18 , further comprising: lining the trenches with a high K material and then filling the trenches with at least one of alumina and hafnia. Das Verfahren gemäß Anspruch 16, 17, 18 oder 19, wobei das Bilden der Source- und Drain-Regionen ferner umfasst: Ätzen der Polarisationsschicht in den Source- und Drain-Regionen, gefolgt von epitaxialem Wieder-Wachsen von n-Typ S/D-Material.The method according to Claim 16 . 17 . 18 or 19 wherein forming the source and drain regions further comprises: etching the Polarization layer in the source and drain regions, followed by epitaxial re-growth of n-type S / D material. Das Verfahren gemäß Anspruch 16, 17, 18, 19 oder 20, ferner umfassend das Bilden des flachen Grabens auf eine Höhe von ungefähr 200 nm bis 500 nm.The method according to Claim 16 . 17 . 18 . 19 or 20 further comprising forming the shallow trench at a height of about 200 nm to 500 nm. Ein Verfahren zum Herstellen eines Galliumnitrid- (GaN-) Transistors, das Verfahren umfassend: Bilden einer GaN-Schicht auf einem Si-Substrat und Bilden einer Polarisationsschicht auf der GaN-Schicht; Durchführen einer Flachgrabenisolation zum Ätzen der Polarisationsschicht und der GaN-Schicht, um Positionen für Isolationsbereiche und benachbarte Source- und Drain-Regionen zu definieren; Bilden einer Opferschicht in den Gräben und Ätzen der Opferschicht, um Abstandhalter an Seitenwänden der Gräben zu bilden; Füllen eines Rests der Gräben mit einem Zwischenschicht-Dielektrikum (ILD); Fertigstellen der Bildung des GaN-Transistors bis zu Metallschicht M0; Ätzen der Abstandhalter von den Seitenwänden der Gräben, um jeweilige Zwischenräume auf jeder Seite des GaN-Transistors offenzulegen.A method of making a gallium nitride (GaN) transistor, the method comprising: Forming a GaN layer on an Si substrate and forming a polarizing layer on the GaN layer; Performing shallow trench isolation to etch the polarization layer and the GaN layer to define locations for isolation regions and adjacent source and drain regions; Forming a sacrificial layer in the trenches and etching the sacrificial layer to form spacers on sidewalls of the trenches; Filling a remainder of the trenches with an interlayer dielectric (ILD); Completion of the formation of the GaN transistor up to metal layer M0; Etching the spacers from the sidewalls of the trenches to expose respective gaps on each side of the GaN transistor. Das Verfahren gemäß Anspruch 22, ferner umfassend: Füllen der Zwischenräume mit zumindest einem von Luft, einem Gas, einem Dielektrikum und einer Flüssigkeit.The method according to Claim 22 , further comprising: filling the gaps with at least one of air, a gas, a dielectric, and a liquid. Das Verfahren gemäß Anspruch 22 oder 23, ferner umfassend: Bilden der Abstandhalter derart, dass, sobald die Abstandhalter entfernt werden, die Zwischenräume in Kontakt mit den Source- und Drain-Regionen des GaN-Transistors sind.The method according to Claim 22 or 23 , further comprising: forming the spacers such that, as the spacers are removed, the gaps are in contact with the source and drain regions of the GaN transistor. Das Verfahren gemäß Anspruch 22, 23 oder 24, ferner umfassend: Bilden der Abstandhalter derart, dass, sobald die Abstandhalter entfernt werden, die Zwischenräume als eine Öffnung mit Grenzen gebildet werden, die durch ILD entlang eines oberen Abschnitts und entlang einer ersten Seite definiert sind, begrenzt durch das III-N-Substrat entlang von Bodenabschnitten; und begrenzt sowohl durch die Source- und Drain-Regionen als auch das III-N-Substrat entlang einer zweiten Seite.The method according to Claim 22 . 23 or 24 further comprising: forming the spacers such that, as the spacers are removed, the gaps are formed as an opening having boundaries defined by ILD along an upper portion and along a first side bounded by the III-N substrate along floor sections; and bounded by both the source and drain regions and the III-N substrate along a second side.
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